4000W超高频感应加热电源方案分享之死区电路

昨天我们就一种4000W超高频感应加热电源方案的驱动电路设计情况进行了详细分析，这一超高频感应加热电源方案中，其驱动电路采用脉冲变压器驱动方式，以此来完成最大功率4000W的设计要求。在今天的文章中，我们将会就这一超高频感应加热电源方案中的最后一个环节，即死区形成电路和扫频启动电路的设计情况，进行详细分析。

死区形成电路

在这一4000W超高频感应加热电源的设计过程中，我们同样需要就死区形成电路部分的设计进行重点研究。相信很多工程师们都知道，在逆变电路的设计和应用过程中，桥臂上下两只器件务必保证没有同时导通的时刻。而无论是因为那种原因导致的同时导通，尽管时间很短，也会造成直流短路，损坏器件。但是由于器件本身有一定存储时间，虽然控制信号已经变为低电平，此时器件理应关断，但存储时间的影响器件并没有关断，总要延迟一段时间才能关断，器件的开通也有延迟，且开通延迟时间往往小于关断延迟时间，因此具体延迟时间的数值还与器件本身的特性和实际电流有关，很难准确算出，这也就很容易导致上下两只器件同时导通。

为了感应加热设备的系统运行安全起见，我们需要采用先关断后开通原则，并且估算出开通关断延迟差，再附加一定安全余量，保证在任何情况下都能使该关断的器件完全关断后再打开需开通的器件，以此来避免直通现象的出现。为实现以上功能，用门电路构成死区形成电路是比较理想的方法，图1为门电路构成的死区形成电路，在该电路中，死区大小符合任意可调的应用要求。

图1 门电路构成的死区形成电路

在图1所展示的这一超高频感应加热电源的死区形成电路系统中，其阻止直通现象产生的工作原理可以总结为：从锁相环第4脚取出并经过频率和相位调节过的信号，首先会采用门电路将该信号分为两路反相信号，此时门1、门2经两级反相得到与ui相同的信号。而门3将ui经过反相得到与ui反相的信号。两路相位反相的信号分别延迟，延迟的效果主要是靠RC延迟网络实现的。

在这一从锁相环第四脚取出的控制信号由低变高时，由于电阻限制会对电容的充电，因此这期间将会使电容上的电压按指数曲线上升，当电容电压达到或超过门4、门5的阈值电压要求时，输出才变为低电平。延迟时间的长短靠改变延迟网络的时间常数来改变，也就是改变电阻和电容参数，并且两路延迟是独立的。在电路其它参数不对称的情况下，可使延迟时间不等得以补偿。

在这一死区形成电路对信号的调节过程中，门6、门7在这一电路系统中主要起到综合作用，它们不仅能将具有延迟的反相脉冲向后传递，而且还具有封锁和故障保护功能。电路起动前或电路出现故障必须封锁脉冲，这时将S端置于低电平，电路停止工作，正常运行S端必须为高电平。为了进一步提高电路的可靠性，不管什么原因造成输出u01、u02同时为高电平，门8都可以使信号封锁，且故障排除之后电路能够自动恢复正常工作。输入信号ui与带有死区的输出信号u01、u02的对应波形如图2所示。

图2 ui与u01、u02对应波形

扫频起动电路

在我们所设计的这一4000W超高频感应加热电源的电路系统中，其起动设计与一般电子设备不同，起动时要寻找最佳谐振频率。在本方案中，我们所设计起动模式为扫频起动，也就是起动时控制电路由最高频率向最低频率变化，当频率变化到与要求频率相同时变化停止，系统稳定在该频率上。

以上就是本文针对一种4000W超高频感应加热电源的死区形成电路和扫频起动电路设计，所进行的分析和介绍，希望通过三天来的方案分享，对各位工程师的新产品设计研发工作提供一定的帮助。

前文回顾：4000W超高频感应加热电源方案分享之驱动电路