1、引言

感應(yīng)加熱技術(shù)，早期應(yīng)用在家用電磁爐上。后來(lái)隨著高效，節(jié)能及環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越顯著，加上產(chǎn)品技術(shù)成熟及使用穩(wěn)定，感應(yīng)加熱技術(shù)逐漸開(kāi)始往工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展。從早期的單相2KW，到現(xiàn)在的三相100KW及以上，在短短的幾年時(shí)間里，感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)品的應(yīng)用有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。隨之設(shè)備內(nèi)部的功率元器件（如整流橋，IGBT模塊，薄膜電容器等）要求越來(lái)越高，其可靠性及穩(wěn)定性決定了設(shè)備的使用安全及壽命。

2、典型的感應(yīng)加熱設(shè)備機(jī)芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)

感應(yīng)加熱設(shè)備電路結(jié)構(gòu)分為兩種。從市面上的產(chǎn)品來(lái)看，30KW以?xún)?nèi)采用的是半橋.30KW以上采用的是全橋。以半橋30KW機(jī)芯來(lái)看，薄膜電容器的使用情況如下：

DC-LINK:30-40μF（800VDC），采用多個(gè)分立電容器并聯(lián)的方式 （3-13個(gè)）

高壓諧振：?jiǎn)伪?.2-1.4μF（1600VDC），采用多個(gè)分立電容器并聯(lián)的方式 （3-14個(gè)）

或單臂0.7-0.8μF（3000VDC），采用多個(gè)分立電容器并聯(lián)的方式 （3-12個(gè)）

電容器連接圖：

直流濾波電容組 半橋電容器組

從上述典型機(jī)芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，該結(jié)構(gòu)存在以下問(wèn)題點(diǎn)：

1 電路主回路采用PCB連接，當(dāng)機(jī)芯功率越大， 輸入整流橋前的交流主回路，整流橋輸出后的直流母線(xiàn)主回路，LC諧振輸出主回路電流就越大。為了PCB銅箔能提供足夠的過(guò)流能力及降低銅箔溫升，必須加大PCB尺寸，增加主回路銅箔寬度，增加PCB銅箔厚度，最終會(huì)導(dǎo)致PCB價(jià)格昂貴，增加了機(jī)芯的總體成本。

2 某部份企業(yè)的產(chǎn)品，由于機(jī)芯尺寸受到限制，所以PCB尺寸無(wú)法做的太大。通常采取的做法是PCB露銅并人工鍍錫，用焊錫來(lái)增加銅箔厚度，增加PCB過(guò)流能力。（人工鍍錫厚度無(wú)法準(zhǔn)確控制）。或者是用銅片，銅線(xiàn)等圍繞各主回路一圈，再人工鍍錫。無(wú)論何種鍍錫工藝，都會(huì)增加操作的復(fù)雜性，增加人工成本。

3 電路主回路跟單片機(jī)控制電路集成在一塊PCB上，強(qiáng)電/弱電沒(méi)分離，容易造成驅(qū)動(dòng)部份受到干擾。嚴(yán)重者導(dǎo)致IGBT模塊上下管直通，燒毀IGBT模塊及整流橋模塊。

4 假如PCB電路板中某一小部分電路或元件失效，導(dǎo)致機(jī)芯無(wú)法正常工作，則維修需要更換整塊PCB.其它元器件無(wú)法再拆下來(lái)使用，增加了維修成本及維修難度。

5 PCB中采用多個(gè)分立電容器并聯(lián)，由于走線(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致每只電容器在實(shí)際使用過(guò)程中由于在電路中的線(xiàn)路分布電感不一致，最終導(dǎo)致過(guò)流不一致。嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致某只電容器發(fā)熱嚴(yán)重?zé)龤А＃ň鳎鶋簡(jiǎn)栴}在高頻大功率感應(yīng)加熱設(shè)備中必須重視！）

6 機(jī)芯中的DC-LINK電容器，高壓諧振電容器等，由于自身有一定的發(fā)熱，故目前業(yè)內(nèi)都采用對(duì)機(jī)芯風(fēng)冷的方式，對(duì)電容器等元器件進(jìn)行散熱。由于無(wú)法做到全密封，會(huì)導(dǎo)致油煙，水氣，蟑螂，金屬粉塵等從散熱風(fēng)機(jī)/風(fēng)口進(jìn)入機(jī)芯內(nèi)部，沉積在PCB上，讓元件間引腳容易高壓打火放電，短路等。機(jī)芯容易失控，嚴(yán)重者發(fā)生燒毀現(xiàn)象。

3、薄膜電容器模組應(yīng)用在感應(yīng)加熱設(shè)備上

本司創(chuàng)格電子，是一家多年從事薄膜電容器研發(fā)，生產(chǎn)及銷(xiāo)售的高新技術(shù)企業(yè)， 在電力電子電容器領(lǐng)域擁有多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。本司根據(jù)感應(yīng)加熱設(shè)備市場(chǎng)信息，及多家合作單位的配合，于2009年初成功研發(fā)出MKP-LA和MKPH-RA帶鋁殼散熱結(jié)構(gòu)的薄膜電容器模組。，應(yīng)用在感應(yīng)加熱設(shè)備上。

從上圖可見(jiàn)，DC-LINK電容器模組代替了典型機(jī)芯電路的多個(gè)分立并聯(lián)的濾波電容器。高壓諧振電容器模組，代替了典型機(jī)芯電路的多個(gè)分立并聯(lián)的諧振電容器。電容器模組一體化封裝，利用鋁殼散熱，M6螺母引出，塑膠卡鎖在散熱板上固定。

4、薄膜電容器模組使用優(yōu)點(diǎn)

1 機(jī)芯內(nèi)部主回路采用銅條搭橋的工藝結(jié)構(gòu)，銅條厚度得到保證，主回路過(guò)流能力強(qiáng)，銅條溫升低。安裝操作簡(jiǎn)單，方便，快捷，高效，大大降低出錯(cuò)機(jī)率。

2 主回路只需要兩條銅條，代替了以往的一大塊PCB，在產(chǎn)品材料成本上及人工費(fèi)用上，大大的降低了，產(chǎn)品可靠性得到提高。省去了PCB插件，過(guò)錫爐，補(bǔ)焊等工序。

3 主回路跟驅(qū)動(dòng)控制部份分離，做到強(qiáng)電/弱電分離。減少主諧振回路對(duì)芯片驅(qū)動(dòng)部份的干擾。對(duì)產(chǎn)品的售后維修等帶來(lái)方便，元器件可再次使用，降低了維修成本。

4 由于電容器均采用模組形式封裝，可利用鋁殼散熱，機(jī)芯完全可以做到全密封。解決了油煙，水氣，蟑螂，金屬粉塵等進(jìn)入機(jī)芯內(nèi)部的問(wèn)題，提高了產(chǎn)品的可靠性及使用壽命。

5 電容器由多個(gè)分立式并聯(lián)改為單一模組形式，解決了分立式電容器過(guò)流不均，分壓不均等問(wèn)題，縮短主回路的線(xiàn)路距離，降低了線(xiàn)路分布電感對(duì)功率元器件的影響。

5、電容器模組實(shí)際使用情況

為測(cè)試鋁殼散熱諧振電容器模組內(nèi)部溫度，在制作樣品時(shí)電容器模組內(nèi)部裝入一只NTC熱敏電阻。某客戶(hù)使用2*0.8μF/1600VDC模組，用在15KW商用電磁爐半橋電路。

從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，諧振電容器模組在室溫25℃和老化房40℃下，滿(mǎn)功率工作45分鐘左右，電容器內(nèi)部薄膜溫升達(dá)到穩(wěn)定，并隨著工作時(shí)間的增加，溫度一直穩(wěn)定下去。

目前DC-LINK電容器模組（MKP-LA）和高壓諧振電容器模組（MKPH-RA）經(jīng)過(guò)多家合作單位批量使用后，本司創(chuàng)格電子已對(duì)該系列電容器模組產(chǎn)品成功申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利。

6、總結(jié)

IGBT可以由單管形式做成模塊形式，散熱效果好，過(guò)流能力強(qiáng)。本司參考IGBT內(nèi)部散熱結(jié)構(gòu)，研發(fā)出帶鋁殼散熱結(jié)構(gòu)的電容器模組，應(yīng)用在感應(yīng)加熱設(shè)備上。經(jīng)過(guò)多家合作單位批量使用后，已于2010年大量推廣使用。

隨著感應(yīng)加熱設(shè)備市場(chǎng)需求量的不斷增加，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。企業(yè)要提高自身產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率，必須投入人力物力，對(duì)舊產(chǎn)品進(jìn)行更新，技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，才能提升企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。

責(zé)任編輯：gt