2 개의 간단한 유도 히터 회로 – 핫 플레이트 쿠커

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이 게시물에서는 작은 지정된 반경에 걸쳐 상당한 양의 열을 생성하기 위해 고주파 자기 유도 원리로 작동하는 유도 히터 회로를 쉽게 구축 할 수있는 2 가지 방법을 배웁니다.

논의 된 인덕션 쿠커 회로는 정말 간단하며 필요한 작업을 위해 몇 가지 능동 및 수동 일반 구성 요소 만 사용합니다.




최신 정보: 나만의 맞춤형 인덕션 히터 쿡탑을 디자인하는 방법을 배우고 싶을 수도 있습니다.
유도 히터 회로 설계-자습서


유도 히터 작동 원리

유도 히터는 고주파 자기장을 사용하여 와전류를 통해 철 부하 또는 강자성 금속을 가열하는 장치입니다.



이 과정에서 철 내부의 전자는 주파수만큼 빠르게 이동할 수 없으며, 이것은 와전류라고하는 금속에서 역전 류를 발생시킵니다. 이러한 높은 와전류의 발달은 궁극적으로 철이 가열되게합니다.

생성 된 열은 흐름 엑스 저항 금속의. 하중 금속은 철로 구성되어야하므로 금속 철의 저항 R을 고려합니다.

열 = 나x R (철)

철의 비저항 : 97 nΩ · m

위의 열은 또한 유도 주파수에 정비례하므로 일반적인 철 스탬프 변압기는 고주파 스위칭 애플리케이션에 사용되지 않고 대신 페라이트 재료가 코어로 사용됩니다.

그러나 여기서 위의 단점은 고주파 자기 유도에서 열을 획득하는 데 이용됩니다.

아래 제안 된 유도 히터 회로를 참조하면 MOSFET의 필수 트리거링에 ZVS 또는 제로 전압 스위칭 기술을 활용하는 개념을 찾을 수 있습니다.

이 기술은 장치의 최소 가열을 보장하여 작업을 매우 효율적이고 효과적으로 만듭니다.

또한 본질적으로 자기 공진 회로는 탱크 회로와 매우 동일한 부착 코일 및 커패시터의 공진 주파수에서 자동으로 설정됩니다.

Royer Oscillator 사용

회로는 기본적으로 단순성과 자체 공진 작동 원리로 표시된 Royer 발진기를 사용합니다.

회로의 기능은 다음과 같은 점으로 이해할 수 있습니다.

  1. 전원이 켜지면 양의 전류가 작업 코일의 두 부분에서 MOSFET의 드레인쪽으로 흐르기 시작합니다.
  2. 동시에 공급 전압은 MOSFET의 게이트에 도달하여 켜집니다.
  3. 그러나 두 개의 MOSFET 또는 전자 장치가 정확히 유사한 전도 사양을 가질 수 없기 때문에 두 MOSFET이 함께 켜지지 않고 그중 하나가 먼저 켜집니다.
  4. T1이 먼저 켜진다 고 상상해 봅시다. 이 경우 T1을 통해 흐르는 과도한 전류로 인해 드레인 전압이 0으로 떨어지는 경향이 있으며, 이는 연결된 쇼트 키 다이오드를 통해 다른 MOSFET T2의 게이트 전압을 빨아들입니다.
  5. 여기에서 T1이 계속해서 스스로를 지휘하고 파괴하는 것처럼 보일 수 있습니다.
  6. 그러나 이것은 L1C1 탱크 회로가 작동하고 중요한 역할을하는 순간입니다. T1의 갑작스러운 전도로 인해 사인 펄스가 T2의 드레인에서 스파이크 및 붕괴됩니다. 사인 펄스가 붕괴되면 T1의 게이트 전압을 건조시키고 차단합니다. 이로 인해 T1의 드레인에서 전압이 상승하여 T2에 대한 게이트 전압이 복원됩니다. 이제 T2가 지휘 할 차례입니다. 이제 T2가 지휘하여 T1에 대해 발생한 유사한 종류의 반복을 트리거합니다.
  7. 이 사이클은 이제 회로가 LC 탱크 회로의 공진 주파수에서 진동하도록 빠르게 계속됩니다. 공명은 LC 값이 얼마나 잘 일치하는지에 따라 자동으로 최적의 지점으로 조정됩니다.

그러나 설계의 주요 단점은 중앙 탭 코일을 변압기로 사용하기 때문에 권선 구현이 약간 까다로워집니다. 그러나 센터 탭은 MOSFET과 같은 몇 가지 활성 장치를 통해 코일에 효율적인 푸시 풀 효과를 허용합니다.

보시다시피 각 MOSFET의 게이트 / 소스에 연결된 빠른 복구 또는 고속 스위칭 다이오드가 있습니다.

이러한 다이오드는 비전도 상태 동안 각 MOSFET의 게이트 커패시턴스를 방전시키는 중요한 기능을 수행하여 스위칭 동작을 빠르고 빠르게 만듭니다.

ZVS 작동 원리

앞서 논의했듯이이 유도 히터 회로는 ZVS 기술을 사용하여 작동합니다.

ZVS는 제로 전압 스위칭을 의미합니다. 즉, 드레인에 최소 또는 양의 전류 또는 제로 전류가있을 때 회로 스위치가 켜집니다. 위의 설명에서 이미이를 배웠습니다.

이것은 실제로 MOSFET을 안전하게 켜는 데 도움이되므로이 기능은 장치에 매우 유용합니다.

이 기능은 AC 주전원 회로의 트라이 액에 대한 제로 크로싱 전도와 비교할 수 있습니다.

이러한 특성으로 인해 이와 같은 ZVS 자기 공진 회로의 MOSFET은 훨씬 더 작은 히트 싱크를 필요로하며 최대 1kva의 대규모 부하에서도 작동 할 수 있습니다.

본질적으로 공진하기 때문에 회로의 주파수는 작업 코일 L1과 커패시터 C1의 인덕턴스에 직접적으로 의존합니다.

빈도는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

에프 = 1 / (2π * √ [ * 씨] )

어디 에프 헤르츠로 계산 된 주파수입니다.
L은 Henries에 제시된 Main Heating Coil L1의 인덕턴스입니다.
C는 패럿 단위의 커패시터 C1의 커패시턴스입니다.

MOSFET

당신이 사용할 수있는 IRF540 좋은 110V, 33amps로 평가되는 mosfets로. 방열판을 사용할 수 있지만 생성 된 열이 걱정 수준은 아니지만 열을 흡수하는 금속으로 보강하는 것이 좋습니다. 그러나 적절한 등급의 다른 N 채널 MOSFET을 사용할 수 있지만 이에 대한 특별한 제한은 없습니다.

메인 히터 코일 (작업 코일)과 관련된 인덕터는 일종의 초크로서, 고주파 성분이 전원 공급 장치로 유입되는 것을 방지하고 전류를 안전한 한계로 제한하는 데 도움이됩니다.

이 인덕터의 값은 작업 코일에 비해 훨씬 높아야합니다. 2mH는 일반적으로 목적에 충분합니다. 그러나 고전류 범위를 안전하게 통과시키기 위해서는 고 게이지 전선을 사용하여 구축해야합니다.

탱크 회로

여기서 C1과 L1은 의도 된 고 공진 주파수 래칭을위한 탱크 회로를 구성합니다. 이것 역시 높은 전류와 열을 견딜 수있는 등급이어야합니다.

여기서 우리는 330nF / 400V 금속 화 된 PP 커패시터의 통합을 볼 수 있습니다.

1) Mazzilli Driver 컨셉을 이용한 강력한 유도가 열기

아래에 설명 된 첫 번째 디자인은 인기있는 Mazilli 드라이버 이론을 기반으로 한 고효율 ZVS 유도 개념입니다.

단일 작업 코일과 두 개의 전류 제한 기 코일을 사용합니다. 이 구성은 메인 작업 코일에서 중앙 탭이 필요하지 않으므로 시스템이 매우 효과적이고 엄청난 크기의 부하를 빠르게 가열 할 수 있습니다. 가열 코일은 풀 브리지 푸시 풀 동작을 통해 부하를 가열합니다.

모듈은 실제로 온라인에서 사용할 수 있으며 매우 합리적인 비용으로 쉽게 구입할 수 있습니다.

이 설계의 회로도는 아래에서 볼 수 있습니다.

원본 다이어그램은 다음 이미지에서 확인할 수 있습니다.

1200W 유도 히터 심플한 디자인

작동 원리는 두 개의 고전력 MOSFET을 사용하는 동일한 ZVS 기술입니다. 공급 입력은 사용되는 부하에 따라 5V에서 12V 사이의 어떤 것이 든 될 수 있으며 전류는 5A에서 20A까지입니다.

전원 출력

위 설계의 전력 출력은 입력 전압이 최대 48V까지 올라가고 전류가 최대 25A까지 올라갈 때 1200 와트까지 높아질 수 있습니다.

이 수준에서 작업 코일에서 발생하는 열은 1cm 두께의 볼트를 1 분 안에 녹일 수있을만큼 충분히 높을 수 있습니다.

작업 코일 치수

비디오 데모

https://youtu.be/WvV0m8iA6bM

2) Center Tap Work Coil을 이용한 유도가 열기

이 두 번째 개념도 ZVS 유도 히터이지만 작업 코일에 중앙 분기를 사용하므로 이전 설계에 비해 효율성이 약간 떨어질 수 있습니다. 전체 회로에서 가장 중요한 요소 인 L1. 유도 작업 중에 고온을 견딜 수 있도록 극도로 두꺼운 구리선을 사용하여 제작해야합니다.

2 개의 MOSFET을 사용한 간단한 유도 히터 회로

위에서 설명한 커패시터는 L1 단자에 최대한 가깝게 이상적으로 연결되어야합니다. 이는 지정된 200kHz 주파수에서 공진 주파수를 유지하는 데 중요합니다.

1 차 작업 코일 사양

유도 가열 코일 L1의 경우, 코일의 발열을 낮추기 위해 전류를보다 효과적으로 소산하기 위해 1mm 구리선을 병렬 또는 이중 섬유 방식으로 감을 수 있습니다.

이 후에도 코일은 극심한 열에 노출 될 수 있으며 이로 인해 변형 될 수 있으므로 다른 권선 방법을 시도 할 수 있습니다.

이 방법에서는 필요한 중앙 탭을 얻기 위해 중앙에서 결합 된 두 개의 개별 코일 형태로 감습니다.

이 방법에서는 코일의 임피던스를 낮추고 전류 처리 능력을 높이기 위해 더 적은 권선을 시도 할 수 있습니다.

이 배열에 대한 커패시턴스는 공진 주파수를 비례 적으로 낮추기 위해 대조적으로 증가 할 수 있습니다.

탱크 커패시터 :

모든 330nF x 6에서 대략적으로 순 2uF 커패시턴스를 획득하는 데 사용할 수 있습니다.

단순 인덕션 히터의 메인 작업 코일 조립 방법

유도 작업 코일에 커패시터를 부착하는 방법

다음 이미지는 바람직하게는 치수가 좋은 PCB를 통해 구리 코일의 끝단과 병렬로 커패시터를 부착하는 정확한 방법을 보여줍니다.

유도 히터 코일 직경 및 커패시터 세부 정보

상기 유도 가열 회로 또는 유도 열판 회로의 부품 목록

  • R1, R2 = 330 옴 1/2 와트
  • D1, D2 = FR107 또는 BA159
FR107 고속 복구 다이오드
  • T1, T2 = IRF540
  • C1 = 10,000uF / 25V
  • C2 = 아래 표시된 6nos 330nF / 400V 캡을 병렬로 연결하여 만든 2uF / 400V
0.33uF / 400V 커패시터 MKT 금속 화 폴리 에스테르
  • D3 ---- D6 = 25 암페어 다이오드
  • IC1 = 7812
  • L1 = 다음 사진과 같이 감긴 2mm 황동 파이프, 직경은 30mm (코일의 내경)에 가까운 곳이면 어디든 가능합니다.
  • L2 = 2mm 자석 와이어를 적절한 페라이트 막대에 감아 만든 2mH 초크
  • TR1 = 0-15V / 20 암페어
  • 전원 공급 : 조정 된 15V 20A DC 전원 공급 장치를 사용합니다.

고속 다이오드 대신 BC547 트랜지스터 사용

위의 유도 히터 회로도에서 우리는 일부 국가에서 얻기 어려울 수있는 고속 회복 다이오드로 구성된 MOSFET 게이트를 볼 수 있습니다.

이에 대한 간단한 대안은 다음 diagarm에 표시된 것처럼 다이오드 대신 연결된 BC547 트랜지스터의 형태 일 수 있습니다.

BC547은 약 1Mhz 주파수에서 잘 작동 할 수 있으므로 트랜지스터는 다이오드와 동일한 기능을 수행합니다.

또 다른 간단한 DIY 디자인

다음 개략도는 위와 유사한 또 다른 단순한 설계를 보여 주며, 개인 유도 가열 시스템을 구현하기 위해 집에서 신속하게 구성 할 수 있습니다.

최소 부품으로 DIY 유도 히터의 두 번째 디자인

부품 목록

  • R1, R4 = 1K 1/4 와트 MFR 1 %
  • R2, R3 = 10K 1/4 와트 MFR 1 %
  • D1, D2 = BA159 또는 FR107
  • Z1, Z2 = 12V, 1/2 와트 제너 다이오드
  • Q1, Q2 = 방열판의 IRFZ44n MOSFET
  • C1 = 0.33uF / 400V 또는 3 nos 0.1uF / 400V 병렬
  • 다음 이미지에 표시된대로 L1, L2 :
  • L2는 오래된 ATX 컴퓨터 전원 공급 장치에서 회수됩니다.
작동 유도 히터의 테스트 결과 간단한 설정 단순 유도 히터의 전류 제한 코일 세부 정보 단순 유도 히터 내부의 볼트 가열 온도 테스트 레드 핫 볼트 테스트 결과

L2가 구축되는 방법

핫 플레이트 조리기 구로 수정

위의 섹션은 코일과 같은 스프링을 사용하는 간단한 유도 가열 회로를 배우는 데 도움이되었지만이 코일은 음식을 요리하는 데 사용할 수 없으며 심각한 수정이 필요합니다.

이 기사의 다음 섹션에서는 위의 아이디어를 간단한 소형 인덕션 쿡웨어 히터 회로 또는 인덕션 카 다이 회로처럼 수정하고 사용할 수있는 방법을 설명합니다.

디자인은 저전력, 저전력 디자인이며 기존 장치와 동등하지 않을 수 있습니다. 회로는 Mr. Dipesh Gupta가 요청했습니다.

기술 사양

경,

나는 UR 기사를 읽었습니다. Simple Induction Heater Circuit-Hot Plate Cooker Circuit 그리고 우리와 같은 젊은이들이 무언가를하도록 도울 준비가 된 사람들이 있다는 것을 알게되어 매우 기뻤습니다 ....

선생님 저는 작업을 이해하려고 노력하고 있으며 스스로 유도 카 다이를 개발하려고 노력하고 있습니다 ... 선생님 제가 전자 공학에 능숙하지 않기 때문에 설계를 이해하도록 도와주세요.

나는 매우 저렴한 비용으로 10khz 주파수로 dia 20 인치의 kadai를 가열하는 유도를 개발하고 싶습니다 !!!

다이어그램과 기사를 보았지만 약간 혼란 스러웠습니다.

  • 1. 변압기 사용
  • 2. L2를 만드는 방법
  • 3. 25ams 전류로 10 ~ 20kHz 주파수에 대한 회로의 기타 변경 사항

가능한 한 빨리 저를 도와주세요 .. 필요한 정확한 구성 요소 세부 정보를 제공 할 수 있다면 도움이 될 것입니다 .. Plzz 그리고 마지막으로 전원 공급 장치 사용에 대해 언급했습니다 : 규제 된 15V 20A DC 전원 공급 장치를 사용하십시오. 어디에 사용됩니까 ....

감사

디페시 굽타

디자인

여기에 제시된 제안 된 유도 카 다이 회로 설계는 실험 목적 일 뿐이며 기존 장치처럼 작동하지 않을 수 있습니다. 차 한 잔을 만들거나 오믈렛을 빨리 요리하는 데 사용할 수 있으며 더 이상 예상 할 수 없습니다.

참조 회로는 원래 볼트 머리와 같은 물체와 같은 철 막대를 가열하기 위해 설계되었습니다. 스크루 드라이버 금속 등이지만 일부 수정을 통해 동일한 회로를 'kadai'와 같은 볼록한 바닥을 가진 금속 팬 또는 용기를 가열하는 데 적용 할 수 있습니다.

위의 구현을 위해 원래 회로는 스프링과 같은 배열 대신 평평한 나선형을 형성하기 위해 약간 조정해야하는 주 작동 코일을 제외하고는 수정이 필요하지 않습니다.

예를 들어 카 다이와 같이 바닥이 볼록한 용기를지지 할 수 있도록 디자인을 인덕션 쿡웨어로 전환하려면 코일을 아래 그림과 같이 구형-나선형으로 제작해야합니다.

회로도는 아래에 표시된 것처럼 기본적으로 Royer 기반 디자인 인 위 섹션에서 설명한 것과 동일합니다.

나선형 작업 코일 설계

L1은 위 그림과 같이 8mm 동관을 5 ~ 6 바퀴 정도 구면 나선 모양으로하여 가운데에 작은 철제 보울을 넣습니다.

아래 그림과 같이 작은 강철 팬을 조리기 구로 사용하려는 경우 코일을 나선형으로 평평하게 압축 할 수도 있습니다.

간단한 팬케이크 코일 유도 히터 쿡탑의 실제 예

전류 제한 기 코일 설계

L2는 두꺼운 페라이트 막대에 3mm 두께의 슈퍼 에나멜 구리선을 감아 서 만들 수 있으며, 단자에서 2mH 값에 도달 할 때까지 회전 수를 실험해야합니다.

TR1은 20V 30amp 변압기 또는 SMPS 전원 공급 장치 일 수 있습니다.

실제 인덕션 히터 회로는 설계가 매우 기본적이며 많은 설명이 필요하지 않습니다.주의해야 할 몇 가지 사항은 다음과 같습니다.

공진 커패시터는 주 작동 코일 L1에 상대적으로 가까워 야하며 약 10nos의 0.22uF / 400V를 병렬로 연결하여 만들어야합니다. 커패시터는 엄격하게 비극성 및 금속 화 폴리 에스테르 유형이어야합니다.

설계가 매우 간단 해 보일 수 있지만 나선형 코일이 비대칭 레이아웃을 가지므로 회로의 정확한 중앙 탭을 찾기가 어렵 기 때문에 나선형으로 감긴 설계 내에서 중앙 탭을 찾는 것은 약간의 골칫거리가 될 수 있습니다.

시행 착오 또는 LC 미터를 사용하여 수행 할 수 있습니다.

잘못 배치 된 중앙 탭은 회로가 비정상적으로 작동하거나 MOSFET의 불균등 한 가열을 일으키거나 최악의 상황에서 전체 회로가 진동하지 못할 수 있습니다.

참고: 위키 백과




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