1、引言：
知名薄膜電容廠商VDTCAP電容銷售總監談論感應加熱(rè)技術,VDTCAP電容産品早已涵蓋高(gāo)低功率感應加熱(rè),産品設計薄膜,水(shuǐ)冷(lěng),電解等幾大(dà)系列,能滿足所有的(de)感應加熱(rè)行業.早期應用(yòng)在家用(yòng)電磁爐上.後來(lái)随著(zhe)高(gāo)效,節能及環保的(de)優點越來(lái)越顯著,加上産品技術成熟及使用(yòng)穩定,感應加熱(rè)技術逐漸開始往工業領域發展.從早期的(de)單相2KW,到現在的(de)三相100KW及以上,在短短的(de)幾年時(shí)間裏,感應加熱(rè)技術的(de)發展及産品的(de)應用(yòng)有了(le)一個(gè)質的(de)飛(fēi)躍.随之設備内部的(de)功率元器件(如整流橋,IGBT模塊,薄膜電容器等)要求越來(lái)越高(gāo),其可(kě)靠性及穩定性決定了(le)設備的(de)使用(yòng)安全及壽命.
2、典型的(de)感應加熱(rè)設備機芯内部結構
感應加熱(rè)設備電路結構分(fēn)爲兩種.從市面上的(de)産品來(lái)看,30KW以内采用(yòng)的(de)是半橋.30KW以上采用(yòng)的(de)是全橋.以半橋30KW機芯來(lái)看,薄膜電容器的(de)使用(yòng)情況如下(xià):
DC-LINK:30-40μF(800VDC),采用(yòng)多(duō)個(gè)分(fēn)立電容器并聯的(de)方式 (3-13個(gè))
高(gāo)壓諧振:單臂1.2-1.4μF(1600VDC),采用(yòng)多(duō)個(gè)分(fēn)立電容器并聯的(de)方式 (3-14個(gè))
或單臂0.7-0.8μF(3000VDC),采用(yòng)多(duō)個(gè)分(fēn)立電容器并聯的(de)方式 (3-12個(gè))
電容器連接圖:
a電路主回路采用(yòng)PCB連接,當機芯功率越大(dà), 輸入整流橋前的(de)交流主回路,整流橋輸出後的(de)直流母線主回路,LC諧振輸出主回路電流就越大(dà).爲了(le)PCB銅箔能提供足夠的(de)過流能力及降低銅箔溫升,必須加大(dà)PCB尺寸,增加主回路銅箔寬度,增加PCB銅箔厚度,最終會導緻PCB價格昂貴,增加了(le)機芯的(de)總體成本.
b某部份企業的(de)産品,由于機芯尺寸受到限制,所以PCB尺寸無法做(zuò)的(de)太大(dà).通(tōng)常采取的(de)做(zuò)法是PCB露銅并人(rén)工鍍錫,用(yòng)焊錫來(lái)增加銅箔厚度,增加PCB過流能力.(人(rén)工鍍錫厚度無法準确控制).或者是用(yòng)銅片,銅線等圍繞各主回路一圈,再人(rén)工鍍錫.無論何種鍍錫工藝,都會增加操作的(de)複雜(zá)性,增加人(rén)工成本.
c電路主回路跟單片機控制電路集成在一塊PCB上,強電/弱電沒分(fēn)離,容易造成驅動部份受到幹擾.嚴重者導緻IGBT模塊上下(xià)管直通(tōng),燒毀IGBT模塊及整流橋模塊.
d假如PCB電路闆中某一小部分(fēn)電路或元件失效,導緻機芯無法正常工作,則維修需要更換整塊PCB.其它元器件無法再拆下(xià)來(lái)使用(yòng),增加了(le)維修成本及維修難度.
ePCB中采用(yòng)多(duō)個(gè)分(fēn)立電容器并聯,由于走線問題,導緻每隻電容器在實際使用(yòng)過程中由于在電路中的(de)線路分(fēn)布電感不一緻,最終導緻過流不一緻.嚴重者會導緻某隻電容器發熱(rè)嚴重燒毀.(均流,均壓問題在高(gāo)頻(pín)大(dà)功率感應加熱(rè)設備中必須重視!)
6 機芯中的(de)DC-LINK電容器,高(gāo)壓諧振電容器等,由于自身有一定的(de)發熱(rè),故目前業内都采用(yòng)對(duì)機芯風冷(lěng)的(de)方式,對(duì)電容器等元器件進行散熱(rè).由于無法做(zuò)到全密封,會導緻油煙(yān),水(shuǐ)氣,蟑螂,金屬粉塵等從散熱(rè)風機/風口進入機芯内部,沉積在PCB上,讓元件間引腳容易高(gāo)壓打火放電,短路等.機芯容易失控,嚴重者發生燒毀現象.
3、薄膜電容器模組應用(yòng)在感應加熱(rè)設備上
從上圖可(kě)見,DC-LINK電容器模組代替了(le)典型機芯電路的(de)多(duō)個(gè)分(fēn)立并聯的(de)濾波電容器.高(gāo)壓諧振電容器模組,代替了(le)典型機芯電路的(de)多(duō)個(gè)分(fēn)立并聯的(de)諧振電容器.電容器模組一體化(huà)封裝,利用(yòng)鋁殼散熱(rè),M6螺母引出,塑膠卡鎖在散熱(rè)闆上固定.
4、薄膜電容器模組使用(yòng)優點
a機芯内部主回路采用(yòng)銅條搭橋的(de)工藝結構,銅條厚度得(de)到保證,主回路過流能力強,銅條溫升低.安裝操作簡單,方便,快(kuài)捷,高(gāo)效,大(dà)大(dà)降低出錯機率.
b主回路隻需要兩條銅條,代替了(le)以往的(de)一大(dà)塊PCB,在産品材料成本上及人(rén)工費用(yòng)上,大(dà)大(dà)的(de)降低了(le),産品可(kě)靠性得(de)到提高(gāo).省去了(le)PCB插件,過錫爐,補焊等工序.
c主回路跟驅動控制部份分(fēn)離,做(zuò)到強電/弱電分(fēn)離.減少主諧振回路對(duì)芯片驅動部份的(de)幹擾.對(duì)産品的(de)售後維修等帶來(lái)方便,元器件可(kě)再次使用(yòng),降低了(le)維修成本.
d由于電容器均采用(yòng)模組形式封裝,可(kě)利用(yòng)鋁殼散熱(rè),機芯完全可(kě)以做(zuò)到全密封.解決了(le)油煙(yān),水(shuǐ)氣,蟑螂,金屬粉塵等進入機芯内部的(de)問題,提高(gāo)了(le)産品的(de)可(kě)靠性及使用(yòng)壽命.
e電容器由多(duō)個(gè)分(fēn)立式并聯改爲單一模組形式,解決了(le)分(fēn)立式電容器過流不均,分(fēn)壓不均等問題,縮短主回路的(de)線路距離,降低了(le)線路分(fēn)布電感對(duì)功率元器件的(de)影(yǐng)響.
5、電容器模組實際使用(yòng)情況
爲測試鋁殼散熱(rè)諧振電容器模組内部溫度,在制作樣品時(shí)電容器模組内部裝入一隻NTC熱(rè)敏電阻.某客戶使用(yòng)2*0.8μF/1600VDC模組,用(yòng)在15KW商用(yòng)電磁爐半橋電路.
從實測數據可(kě)知,諧振電容器模組在室溫25℃和(hé)老化(huà)房(fáng)40℃下(xià),滿功率工作45分(fēn)鐘(zhōng)左右,電容器内部薄膜溫升達到穩定,并随著(zhe)工作時(shí)間的(de)增加,溫度一直穩定下(xià)去.
目前DC-LINK電容器模組(MKP-LA)和(hé)高(gāo)壓諧振電容器模組(MKPH-RA)經過多(duō)家合作單位批量使用(yòng)後,本司創格電子已對(duì)該系列電容器模組産品成功申請國家專利.
6、總結
IGBT可(kě)以由單管形式做(zuò)成模塊形式,散熱(rè)效果好,過流能力強.本司參考IGBT内部散熱(rè)結構,研發出帶鋁殼散熱(rè)結構的(de)電容器模組,應用(yòng)在感應加熱(rè)設備上.經過多(duō)家合作單位批量使用(yòng)後,已于2010年大(dà)量推廣使用(yòng).
随著(zhe)感應加熱(rè)設備市場(chǎng)需求量的(de)不斷增加,産品競争越來(lái)越激烈.企業要提高(gāo)自身産品的(de)市場(chǎng)占有率,必須投入人(rén)力物(wù)力,對(duì)舊(jiù)産品進行更新,技術進行升級,才能提升企業自身的(de)競争力.
上海工品實業有限公司有大(dà)量的(de)感應加熱(rè)各種功率機型的(de)使用(yòng)案例,能提供産品設計水(shuǐ)冷(lěng),薄膜,電解等幾大(dà)産品系列，更多(duō)産線信息請來(lái)電咨詢021-24208728
