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36 DESIGN&ELEKTRONIK 11 2020 www designelektronik de dungen am 230-V-Netz zwischen 1350 Vund 1800 V Bei steigendem Leistungsbedarf kommt eine Halbbrücken-Stromresonanzschaltung mit zwei IGBTs mit integrierten Dioden zum Einsatz Bild 3 Solche Designs unterstützen sämtliche metallischen Kochgefäße wobei Schaltfrequenzen von 80 kHz bis 100 kHz sogar die Verwendung nichtmagnetischer Kochgefäße ermöglichen Der Resonanzkreis ist als Serien-LCoder LCR-Aufbau ausgeführt Dieser Schaltung arbeitet nach Abschluss des Startvorgangs ebenfalls in vier Phasen Bild 4 In der ersten Phase des Schaltzyklusses t1 schaltet der obere Schalter Q1 ein sodass Strom vom Kondensator Cm in den Resonanzkreis aus Cr und Lr fließt Danach schaltet Q1 in der Phase t2 aus sodass Cr durch den Strom den Lr durch die Diode des unteren Schalters treibt aufgeladen wird Anschließend schaltet der untere Schalter Q2 in der Phase t3 ein sodass ein Resonanzstrom von Cr durch Q2 nach Lr fließt Zu diesem Zeitpunkt wird UCE von Q2 auf die Durchlassspannung der parallelen oder integrierten Diode geklemmt was das spannungslose Schalten Zero-Voltage Switching ZVS möglich wird In der letzHalbleiter IGBTs Bild 3 Halbbrückenschaltung für induktives Erwärmen mit einem stromresonanten Serien-LC-Kreis ten Phase t4 schaltet Q2 wieder aus sodass ein Freilaufstrom von Lr durch Cr die zu Q1 parallele Diode und Cm fließen kann Gleichzeitig wird UCE von Q1 in ähnlicher Weise auf die Durchlassspannung der parallelen oder integrierten Diode geklemmt sodass der nächste Schaltzyklus wieder mit einem spannungslose Schalten beginnt Infolgedessen sind die Spitzenspannungen auf die Summe der Amplituden der AC-Eingangsspannung begrenzt sodass sich IGBTs mit Sperrspannungen von 600 Vbis 650 Vfür 230-V-Anwendungen eignen Die damit verbundenen höheren Ströme schließen die Verwendung dieses Designs in Kochgeräten mit 100 V Netzspannung aus ■ Wahl der richtigen IGBTs Ein angemessenes Verständnis der über Kollektor und Emitter des IGBT erzeugten Spannungen ist entscheidend bei der Auswahl der IGBTs Die Gate-Ansteuerspannung UGES muss ebenfalls überprüft werden Diese beträgt meist 18 Vum Leistungsverluste Bild 4 Die vier Betriebsphasen in einem Halbbrücken-Stromresonanzschaltkreis gemäß Bild 3 Bild 2 Die vier Betriebsphasen eines Schaltzyklusses für das SEPR-Design aus Bild 1