• 【行業背景】

感應加熱電源對金屬材料加熱效率最高、速度最快，且低耗環保。它已經廣泛應用于各行各業對金屬材料的熱加工、熱處理、熱裝配及焊接、熔煉等工藝中。感應加熱電源由兩部分組成，一部分是提供能量的交流電源，也稱變頻電源；另一部分是完成電磁感應能量轉換的感應線圈，稱感應器。

傳統的感應加熱設備應用的電力電子器件是電子管和快速晶閘管。電子管電壓高，穩定性差，輻射強，效率低，已經到了淘汰的邊緣，但它頻率高，功率大，所以在市場上仍有一席之地。快速晶閘管是目前應用的主力軍，它耐壓高，電流大，抗過流、過壓能力較強。但它只能工作在10000Hz以下，這使其使用范圍受到了限制。

高頻加熱爐采用IGBT為主器件，IGBT是一種復合功率器件，它集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優點于一體，具有電壓型控制，輸入阻抗大、驅動功率小，控制電路簡單，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率較高，元件容量大。它不僅達到了晶閘管不能達到的頻率（60kHz以上），而且正在逐步取代快速晶閘管。國外1kHz～80kHz的感應加熱已廣泛應用IGBT，這是感應加熱電源的發展方向。

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• 【系統方案】

   

相比較傳統的晶閘管控制，采用IGBT控制，具有控制電路簡單，開關損耗小，通斷速度快，工作頻率較高，設備容量大等優勢。

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【系統拓撲】

如上圖，高頻感應加熱電源，主要分為整流部分，濾波部分，變頻部分，其中整流部分較多采用二極管不控整流或者晶閘管相控整流，濾波部分采用電感或者電容，逆變部分多采用H橋拓撲。

針對30~100kW/380Vac的感應加熱電源的逆變部分，IGBT選型以及驅動方案挑戰如下：

  模塊選型：

英飛凌：34mm或者62mm封裝模塊，

FF200R12KT4，FF300R12KT4，FF450R12KT4，FF600R12KE4，FF200R12KS4，FF300R12KS4

富士：VH系列或者HJ系列

2MBI200VH-120-50，2MBI300VH-120-50，2MBI450VH-120-50，

2MBI150HJ-120-50，2MBI200HJ-120-50，2MBI300HJ-120-50

  驅動挑戰：在驅動技術層面存在三大技術難點：

1，驅動功率大 感應加熱電源工作在高頻狀態，所以需要較高的開關頻率（最大可達40kHz），單路驅動功率最大可達3W。

2，抗干擾能力強 高頻工作狀態會導致較大的EMC干擾，需要抗干擾性更強的驅動隔離以及保護方式，減小”誤動作”或者”誤保護”。

3，保護功能齊全 能監測IGBT短路狀態及驅動減壓狀態，并及時保護

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【驅動方案】

   

       針對上述應用場合以及行業痛點，Firstack采用強大的數字驅動核C-Core，針對34mm或者62mm模塊開發了相應的驅動方案，技術優勢：

• 驅動功率大 單路4W/20A，最大支持40kHz開關頻率應用

• 抗干擾能力強采用光耦傳輸PWM信號，EMC特性穩定；基于數字短路保護，有效防止“誤保護”

• 保護功能齊全具有短路保護(軟關斷)；欠壓保護；GE門極短路保護