用于减小的开关应力的感应加热系统技术方案

提供了一种感应加热系统（２０）。该感应加热系统（２０）包括电源开关（２６）、谐振加热电路（２４）、以及脉冲激发器（３０）。谐振加热电路（２４）配置为响应于ＤＣ脉冲输入生成振荡电压。脉冲激发器（３０）横跨电源开关（２６），并配置为检测横跨电源开关的电压以及当在振荡电压的第一周期期间检测到横跨电源开关（２６）的基本零电压时，启动将随后的ＤＣ脉冲施加到谐振加热电路（２４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及感应加热系统，更具体涉及使用脉冲激发器的感应加热系统，以提供具有最小开关应力(switch stress)的有效加热。
技术介绍
术语“感应加热”通常描述其中交流通过线圈以生成交流磁通量的过程。当线圈放置在要加热的金属物体紧密附近或缠绕要加热的金属物体时，交流磁通量感应地耦合到线圈的负载并在金属物体内生成涡流，导致金属物体被加热。由于它的功能，线圈经常被称为“工作线圈”或“感应头”(induction head)，而将被加热的金属物体称为“负载”。感应加热可用于许多目的，包括弯曲粘合剂、金属硬化、铜焊、焊接、熔接以及其他其中热量是必须的媒介或催化剂的制造工艺。认为感应加热领域是完善的，具有已经开发用来控制供应到感应头的功率以及因此在负载中产生的热量的多种感应加热系统。一种类型的感应加热系统，通常被称为谐振系统，通常包括电源、通常由工作线圈和电容器形成的谐振感应头、以及某些其它类型的开关装置来控制电源将功率传递到谐振感应头。通常，开关装置是闭合的，以使得电源将电流提供给谐振感应头，导致将能量存储在工作线圈内。当开关装置是开启的时，感应头开始谐振并生成振荡电压和相应的振荡电流，以及所存储的能量被放电到负载作为热量。在振荡的第一半周期期间，最大量的能量被从感应头传递到负载。因此，为提供负载的最迅速的和最有效的加热，通常将传统感应加热系统配置为当在第一半周期结束，振荡电压达到零时，通过操作开关装置将所存储的能量补充到感应头。然而，在开关装装置处这经常不与零电压相符合，导致开关装置的潜在应力，或者需要复杂的开关装置来工作。感应加热系统，特别是那些使用谐振感应头的那些，将从简化的方案中受益，该简化的方案基本上最小化开关的应力，同时还提供迅速和有效的负载加热。
技术实现思路
本专利技术提供感应加热系统。该感应加热系统包括电源开关、谐振加热电路以及脉冲激发器。将谐振加热电路配置为响应于DC脉冲输入而生成振荡电压。该脉冲激发器位于横跨电源开关并配置为监测横跨电源开关的电压，并当在振荡电压的第一周期期间检测到横跨电源开关的基本零电压时启动将随后的DC脉冲应用于谐振加热电路。附图说明包括附图以提供对本专利技术的进一步理解，并将附图合并在此以构成本说明的一部分。附图说明了本专利技术的优选实施例，并连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。当连同附图研究时，参照下面的详细说明，将容易地理解本专利技术的其他实施例和本专利技术的许多期望优势，在整个附图中相同参考标号指代相似部件。图1是说明根据本专利技术的感应加热系统的一个示例性实施例的框图。图2是说明根据本专利技术的感应加热系统的一个示例性实施例的原理框图。图3是说明横跨根据本专利技术的一个实施例的感应加热系统的电源开关的电压的示例性曲线图。具体实施例方式在图1中，通常用20指代根据本专利技术的感应加热系统。感应加热系统20包括整流器22、谐振加热电路24、电源开关26、脉冲控制器28、以及脉冲激发器30。将感应加热系统20配置为感应地连接到外部电气导电负载34并操作为控制电源开关26的开关，以使得提供负载34的基本上最大的加热，同时并发地基本上最小化电源开关26的开关应力。整流器22可经由第一输入结点38和第二输入结点40连接到A/C电源36，并配置为在输出结点42提供DC电压电平。谐振加热电路24连接在整流器输出节点42和节点44之间，以及电源开关26连接在节点44和接地节点46之间。脉冲控制器28配置为经由通路48向电源开关26提供开关控制信号，以使得电源开关26首先闭合，然后在预设持续时间之后开启，以由此将DC脉冲提供给谐振加热电路24。该预设持续时间是基于谐振加热系统24能够存储而没有持续损坏(sustaining damage)的最大能量值。谐振加热电路24响应于DC脉冲而生成震荡电压和相关联的振荡电流和交流磁通量，以由此加热感应地连接的外部负载34。脉冲激发器30并联地连接并配置为监测横跨电源开关26的电压。当在振荡电压的第一周期期间，横跨电源开关26的电压基本上等于零时，脉冲激发器30还配置为经由通路50将脉冲启动信号提供给脉冲控制器30，以使得脉冲控制器25启动将后续的DC脉冲施加到谐振加热电路24。通过当在振荡电压的第一周期期间，横跨电源开关26的电压基本上等于零时闭合电源开关26，根据本专利技术的感应加热系统30基本上最大化外部负载34的加热并且基本上最小化电源开关26的开关应力。图2是说明根据本专利技术的感应加热系统20的一个示例性实施例的原理框图60。整流器22是标准的二极管桥接整流器，包括四个二极管62、64、66和68。第一二极管62具有连接到第一输入节点38的阳极和连接到输出节点42的阴极。第二二极管64具有连接到第二输入节点40的阳极和连接到输出节点42的阴极。第三二极管66具有连接到地46的阳极和连接到第一输入节点38的阴极。第四二极管68具有连接到地46的阳极和连接到第二输入节点40的阴极。整流器22可连接到外部A/C源36并配置为在输出节点42提供DC电压电平。谐振加热电路24包括谐振电容器70和工作磁头(working head)72，该工作磁头72包括缠绕铁氧体磁芯76的感应加热线圈74。谐振电容器与感应加热线圈74并联地连接，并具有连接到整流器输出节点42的第一端和连接到节点44的第二端。谐振加热电路24响应于DC电压脉冲生成振荡电压和相关联的振荡电流以及铁氧体磁芯76内的交流磁通量，以由此加热感应地连接的外部负载34。在一个实施例中，工作磁头72使用柔性引线连接到谐振电容器70，能够使得工作磁头72相对于感应加热系统20可移动，并与例如负载34的要加热的远程负载相接触。在一个实施例中，工作磁头72不包括铁氧体磁芯76。电源开关26包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)，该绝缘栅双极晶体管包括栅极80、连接到节点44的集电极82、以及连接到地46的射极。在其他实施例中，电源开关26包括场效应管(FET)、双极结晶体管(BJT)、或硅控整流器(SCR)。脉冲控制器28配置为经由通路48将开关控制信号提供给电源开关26，以使得电源开关26首先闭合，然后在预设持续时间之后开启，以由此将DC电压脉冲提供给谐振加热电路24。该预设持续时间基于在持续损坏之前谐振加热电路24能够存储的最大能量。脉冲控制器28配置为在感应加热系统20的初始启动之后关闭电源开关26，以由此启动第一DC电压脉冲到谐振加热电路24，并且随后闭合电源开关26以基于经由通路50从脉冲激发器30接收脉冲启动信号而启动随后的DC电压脉冲到谐振加热电路24。脉冲激发器30与电源开关26并联连接，并包括分压器90和电平开关92。分压器90包括降压电阻94、监测电阻96、以及多个二极管98。降压电阻94具有连接到节点44的第一端和连接到监测节点100的第二端。监测电阻96在监测节点100和地46之间连接。多个二极管100阴极对阳极地串连，并且与监测电阻96并联，并且多个二极管的第一个二极管的阳极连接到监测节点100以及多个二极管的最后一个二极管的阴极连接到地46，并且用于将横跨监测电阻96的电压限定为最大电平。当电源开关26位于关闭位置时，节点44连接到地，这有效地将脉冲激发器30从系统中除去，同时将DC电压脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应加热系统，包括：电源开关；谐振加热电路，配置为响应于ＤＣ电压脉冲输入生成振荡电压；脉冲激发器，横跨电源开关，并配置为监测横跨电源开关的电压，以及当在振荡电压的第一周期期间检测到横跨电源开关的基本为零的电压时， 启动将随后的ＤＣ电压脉冲施加到谐振加热电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃德蒙J林，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]