超高频感应加热功率组件MOSFET突波抑制探讨
1 引言功率组件在电力电子产品中扮演了一个非常重要的地位，一则其成本约占产品材料成本的30％，一旦在保用期烧毁，维修成本甚高，造成血本无归，且对商誉打击甚大。虽然在电路中功率组件只是扮演一个很简单的开关角色，但其开关速度所造成的瞬时高电压变化率及电流变化率，往往造成很强的电磁波干扰及严重的组件损坏，甚至于引起火灾，所以每个制造商莫不投入相当大精力于功率组件级的设计与测试。国际上亦有一些重要研究的发展[1-3]，大幅提升电力电子产品的可靠度。超高频感应加热供电器，由于工作频率高达1MHz，组件快速切换，造成了很大的电磁干扰与切换损失，更由于快速的电压变化率(dv/dt)，造成很大的突波及热量损耗，且由于受限于滤波组件的频宽，高频突波无法用缓冲电路(snubber)加以吸收，因此本文特别针对超高频感应加热供电器功率组件MOSFET驱动设计加以探讨，藉由小信号模型的探讨，提出一些解决对策与实务。 2 研究系统架构说明本文所探讨之超高频感应加热功率组件MOSFET，其输出频率主要范围为800kHz~1MHz，功率为3.2kW。系统架构图如图1所示，包括三个部份：
(1)输入电源部份，交流220V的市电电源，经过噪声滤波器(EMI Filter)、桥式整流器和滤波电容，整流成310V的直流电压源，作为后级全桥电力转换电路电源； (2)后级全桥电力转换电路，采用四颗高频MOSFET(Ql~Q4)构成全桥电路，高频输出讯号经由闸极驱动器推动全桥电路，产生高频的交流电压讯号，传送至由输出电感(L)、输出电容(C)和输出变压器，工作线圈及负载所构成的串并联共振回路； (3)控制回路，系由PIC单芯片微处理机电路及锁相回路集成电路(RCA4046)所构成。单芯片微处理机电路用来从事键盘及发光二极管显示器之人机接口处理、工作条件的设定、保护电路监控及操作命令的下达。锁相回路则用来做输出最大功率追踪及功率组件的零电压切换的控制；功率组件工作于零电压切换状况下，大幅降低突波电压，使系统工作于高稳定度之操作点上。 |
