電磁感應加熱爐具(以下簡稱“電磁爐”)使用電磁產生的熱能來烹調，其能效比我們熟悉的標準家用電熱鍋高得多。此外，由於是通過感應而非傳導來產生熱量 ，其安全性也被證實更高
，因為任何人體部位置於炊具表麵都不會被燒傷。

電磁感應加熱的原理

圖1描(miao)繪(hui)了(le)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)應(ying)用(yong)使(shi)用(yong)的(de)典(dian)型(xing)準(zhun)諧(xie)振(zhen)反(fan)激(ji)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)。電(dian)磁(ci)能(neng)量(liang)產(chan)生(sheng)並(bing)使(shi)用(yong)感(gan)應(ying)方(fang)式(shi)來(lai)傳(chuan)遞(di)至(zhi)鍋(guo)具(ju)。然(ran)後(hou)在(zai)鍋(guo)具(ju)中(zhong)轉(zhuan)變(bian)為(wei)熱(re)能(neng)
，因(yin)而(er)給(gei)鍋(guo)具(ju)加(jia)熱(re)。觸(chu)發(fa)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)的(de)感(gan)應(ying)涉(she)及(ji)到(dao)使(shi)用(yong)二(er)極(ji)管(guan)等(deng)未(wei)受(shou)控(kong)的(de)開關器件來對相對低頻的交流線路輸入電壓進行整流。在20 kHz至35 kHzhijiandepinlvduizhengliudianyajinxingkaiguan，tigonggaopincitongliang。guojuchongdanghaosannengliangdecixin，jiangcichangzhuanhuanweireneng。chanshengjichuandicirenengdezhuyaozujianjiushiguoju、電感
、諧振電容及絕緣門雙極晶體管(IGBT)。

 
圖1：電磁爐的單端拓撲結構框圖

當dang要yao產chan生sheng將jiang熱re能neng傳chuan遞di給gei鍋guo具ju所suo要yao求qiu的de磁ci場chang時shi
，電dian感gan繞rao組zu的de幾ji何he尺chi寸cun極ji為wei重zhong要yao。電dian感gan繞rao組zu為wei螺luo旋xuan形xing，並bing在zai水shui平ping麵mian彼bi此ci纏chan繞rao。這zhe種zhong配pei置zhi增zeng加jia了le磁ci通tong量liang的de表biao麵mian積ji
，並bing使shi加jia熱re過guo程cheng具ju有you更geng高gao能neng效xiao。通tong過guo使shi用yong以yi相xiang等deng間jian距ju布bu設she在zai電dian感gan繞rao組zu周zhou圍wei的de矩ju形xing鐵tie氧yang體ti磁ci棒bang
，進jin一yi步bu增zeng強qiang了le鍋guo具ju上shang這zhe些xie磁ci通tong線xian的de稠chou密mi度du。多duo個ge小xiao型xing導dao體ti的de使shi用yong將jiang趨qu膚fu效xiao應ying(skin effect)減至最小
，並減小了線圈中的感抗(IR)損耗。如圖1所示
，LR是shi空kong心xin電dian感gan
，並bing沒mei有you跟gen傳chuan統tong鐵tie磁ci心xin電dian感gan相xiang同tong類lei型xing的de損sun耗hao。鍋guo具ju必bi須xu采cai用yong磁ci性xing材cai料liao製zhi造zao

，使shi其qi能neng夠gou充chong當dang磁ci心xin。在zai電dian磁ci爐lu的de開kai關guan頻pin率lv範fan圍wei內nei，鍋guo具ju的de厚hou度du極ji大da地di影ying響xiang磁ci心xin的de能neng效xiao
，而er渦wo電dian流liu損sun耗hao很hen大da。這zhe些xie損sun耗hao將jiang磁ci場chang轉zhuan變bian為wei熱re能neng
，在zai鍋guo具ju中zhong產chan生sheng大da量liang的de熱re並bing烹peng調tiao食shi物wu。

阻斷電壓約為1,200 V的IGBT廣泛應用於單端感應加熱應用。IGBT在關閉期間仍承受著高電壓，且帶有殘餘電流
，滋生不小的開關損耗。在IGBT導通狀態期間
，由其飽和電壓及負載電流和結溫(TJ)導(dao)致(zhi)的(de)損(sun)耗(hao)是(shi)總(zong)體(ti)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)的(de)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)。這(zhe)些(xie)損(sun)耗(hao)降(jiang)低(di)了(le)應(ying)用(yong)的(de)總(zong)能(neng)效(xiao)。理(li)解(jie)這(zhe)些(xie)損(sun)耗(hao)的(de)成(cheng)因(yin)並(bing)開(kai)發(fa)可(ke)靠(kao)及(ji)相(xiang)對(dui)快(kuai)速(su)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)測(ce)量(liang)損(sun)耗(hao)很(hen)重(zhong)要(yao)
，在(zai)為(wei)電(dian)磁(ci)爐(lu)設(she)計(ji)探(tan)尋(xun)優(you)化(hua)的(de)IGBT設計時尤為如此。

在此應用中IGBT的總功率損耗包含導通損耗
、導電損耗、關閉損耗及二極管損耗。二極管損耗在總功率損耗中所占比例可以忽略不計，而如果使用了零電壓開關(ZVS)技術
，可以大幅降低導通損耗。然而
，並非在電磁爐所有工作功率等級條件下都能實現ZVS。由於儲能電路(tank circuit)的一端連接至整流輸入電壓，零態開關僅在諧振儲能電路使其電壓到達0 V的功率等級時出現。在某些輕載條件下，儲能電路電壓在IGBT的集電極不會到達0 V，因此未實現零態開關，導通功率損耗將增加。

導電損耗
由於總功率損耗的最主要構成部分通常是導電及關閉損耗，我們現在就來更詳細地逐個審視這些損耗。IGBT平均耗散的功率的數學表達式如下所示： 
  (等式1)

對於導電損耗而言，此等式可以改寫為如下等式：
 (等式2)

由此可見，導電損耗取決於負載電流
、VCE(sat)及占空比。飽和電壓VCE(sat)的值並不恒定，而是隨著時間變化。導電損耗還取決於負載電流及IGBT的TJzhi。cidianciluyingyongzhong，kongzhidianluyiyupengtiaogonglvxuqiuchengzhijiebilidefangshigaibianzhankongbi。xiangyingdi，pengtiaogonglvdengjizuigaoshidaodiansunhaojiuchuzaizuidazhi，yinweidengshi2中的所有參數在此功率等級時都呈現出其最大值。

 
圖2：VCE(sat) 及ICE的變化曲線

圖2顯示了TJ = 67 °C條件下VCE(sat)及ICE在在選定開關周期內的變化。圖2中的數據是從在市場上購得的電磁爐獲得的
，它使用一個鉗位電路來測量VCE(sat)。當IGBT關閉時，此電路在10 V時鉗位VCE，使示波器能夠使用每小格低電壓值(volt/div)的設置，這樣才能精確地測量VCE。

 
圖3：關閉損耗測量結果

關閉損耗

從圖3中可以清晰地看到電磁爐的關閉損耗波形。影響這些損耗的因素包括IGBT殘餘電流、VCE歪曲率及開關頻率。殘餘電流來自於IGBT關閉後漂移區留下的少量載流子。影響這些少量電荷載流子結合率的因素包括摻雜深度、緩huan衝chong層ceng厚hou度du及ji使shi用yong的de摻chan雜za技ji術shu。開kai關guan頻pin率lv由you所suo要yao求qiu的de炊chui具ju功gong率lv等deng級ji及ji應ying用yong的de開kai關guan控kong製zhi算suan法fa決jue定ding。重zhong要yao的de是shi在zai設she計ji及ji開kai發fa過guo程cheng的de每mei一yi個ge階jie段duan確que認ren目mu標biao應ying用yong中zhong的deIGBT性能。性能的確認可以通過測量應用中IGBT損耗來實現。

電磁爐已經被證明擁有比傳統電熱鍋高出約25%的能效。在軟開關電磁爐應用中
，當尋求為係統指定IGBTshi

，daodiansunhaojiguanbisunhaoshiyaokaolvdezuizhongyaosunhao，tamenzaizongtisunhaozhongzhanzhuyaobili。jingquediceliangzhexiesunhao，nenggoubangzhuzaixitongkaifaguochengqijiantigongbiyaodeshujulaipingguIGBT性能，因而確保將能效等級提升至最高。

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