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家用電器1A:Induction cooktop電路

(2021-11-09 08:01:13) 下一個

電磁爐效率90%電爐65-70%燃氣40-55%。假設最大頭是3.5KW,90%且電源消耗一半,每管消耗也有88W。

關於散熱器選擇的計算方法
熱阻:STGW20NC60VD=0.63C/WIXGR40N60C2D1=0.74,IKW30N60H3FKSA1=0.8IXGR48N60C3D1=1。導熱係數:999銀=411 W/m.K,純銅為398,硬鋁177,導熱矽膠片1.9-3.0,導熱矽脂0.8-3.8,雲母0.4,數值越大越好,W/mK代表瓦特每米-開爾文也被稱為“k 值”,k=1意味著 1m立方體的材料相對麵的每度溫差,將以1瓦的速率傳遞熱量。 
散熱計算公式:
Rtf =(Tj-Ta)/Pc - Rtj -Rtc
散熱器熱阻Rtf 是選擇散熱器的主要依據。Tj 和Rtj 是半導體器件提供的參數,Pc是設計要求的參數,Rtc 可從熱設計專業書籍中查表。
(1)計算總熱阻Rt:Rt= (Tjmax-Ta)/Pc
(2)計算散熱器熱阻Rtf 或溫升ΔTfa:Rtf = Rt-Rtj-Rtc ΔTfa=Rtf×Pc
(3)確定散熱器:按照散熱器的工作條件(自然冷卻或強迫風冷),根據Rtf 或ΔTfa和 Pc 選擇散熱器,查所選散熱器的散熱曲線(Rtf 曲線或ΔTfa線),曲線上查出的值小於計算值時,就找到了合適的散熱器。
對於型材散熱器,當無法找到熱阻曲線或溫升曲線時,可以按以下方法確定:
按上述公式求出散熱器溫升ΔTfa,然後計算散熱器的綜合換熱係數α:
α=7.2ψ1ψ2ψ3{√√ [(Tf-Ta)/20]}
式中:
ψ1─── 描寫散熱器L/b對α的影響,(L為散熱器的長度,b為兩肋片的間距);
ψ2─── 描寫散熱器h/b對α的影響,(h為散熱器肋片的高度);
ψ3─── 描寫散熱器寬度尺寸W增加時對α的影響;
√√ [(Tf-Ta)/20]───描寫散熱器表麵最高溫度對周圍環境的溫升對α的影響;
以上參數可以查表得到。
計算兩肋片間的表麵所散的功率q0
q0 =α×ΔTfa×(2h+b)×L
根據單麵帶肋或雙麵帶肋散熱器的肋片數n,計算散熱功率Pc′
單麵肋片:Pc′=nq0
雙麵肋片:Pc′=2nq0
若Pc′ >Pc 時則能滿足要求。
參數定義:
Rt─── 總內阻,℃/W;
Rtj─── 半導體器件內熱阻,℃/W;
Rtc─── 半導體器件與散熱器界麵間的界麵熱阻,℃/W;
Rtf─── 散熱器熱阻,℃/W;
Tj─── 半導體器件結溫,℃;
Tc─── 半導體器件殼溫,℃;
Tf─── 散熱器溫度,℃;
Ta─── 環境溫度,℃;
Pc─── 半導體器件使用功率,W;
ΔTfa ─── 散熱器溫升,℃;

基於準諧振拓撲的電磁爐:

https://www.electronicsforu.com/resources/induction-cooker-working/2
“1.8KW”準諧振電磁灶係統采用STMicroelectronics STGWT20IH125DF——1250V、20A IH係列溝槽柵極場截止IGBT和STM8S003F3——超值線8位微控製器開發。準備製造是成熟度級別。該係統結合了全麵的安全機製來處理電壓瞬變和不一致的炊具/器具。開發的係統框圖如圖1所示,實際係統如圖2所示。

Block diagram - half bridge resonant induction cooktop

Quasi resonant induction cooktop - 1800W, ready to manufacture solution

上圖:準諧振電磁灶 - 1800W,準備製造解決方案
基於半橋拓撲的電磁爐:
“3.5KW”半橋電磁灶係統評估板采用STGW40H65DFB-HB係列650V、40A高速、溝槽柵極場截止IGBT、L6491高壓高低側4A柵極驅動器和STM32F072-32開發來自 STMicroelectronics 的位 MCU。該係統結合了全麵的安全機製來處理電壓瞬變和不一致的炊具/器具。開發的係統框圖如圖3所示,實際係統如圖4所示。

Block diagram - quasi resonant induction cooktop

Half bridge Induction Cooktop – 3500W, Evaluation Board

上圖:半橋諧振電磁爐 – 3500W,評估板
開發的準諧振和半橋諧振感應係統的特性比較

Features comparison between quasi resonant and half bridge resonant induction system developedFeatures comparison between quasi resonant and half bridge resonant induction system developed

結論:
對於那些在廚房、酒店餐廳中尋求可持續性的人來說,感應烹飪是一項很有前途的技術,並且顯然是比標準電力或安裝燃氣管道的費用和碳足跡更好的選擇。

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