分离国度节能减排政策，感到加热方法具有节能，热净化小，加热速率快等长处，曾经逐步替代传统电阻丝加热方法使用于各类产业透热场所，出格是在注塑机、造粒机、拉丝机等装备上的使用尤其普遍。今朝大大都使用于上述装备的遍及存在现场革新费事，且颠末长工夫事情后，因电感质变化大，而惹起的加热服从低落，毛病率高档成绩。为处理上述成绩，并满意上述装备的现场革新和工艺请求，对感到加热逆变电源的功率和频次提出了必然的请求。关于上述装备，对电流的透入深度有必然的请求。按照电磁感到定律和趋附效应，感到加热的频次越低，透入深度越深，感到电流越小。综合上述身分，顶盛体育官网经由过程实际计较请求感到加热频次为20 kHz 阁下。为此，本文引见了接纳IGBT 构成的5 kHz ～28 kHz ，额定电流20 A，额定功率为4 .4 kW 的感到加热逆变电源。此电源对集成锁相环的用法停止了改良，完成了数字化掌握的它激到自激的转换，使得电源在运转过程当中能停止失锁掌握，终极包管负载电压与负载电流不变牢靠的无相差频次跟踪，也包管了工件在加热过程当中，电源一直处于准谐振形态，使

　　从IGBT 超音频逆变器完成的角度动身，分离并联谐振与串连谐振的优缺陷与现场的实践请求，感到加热电源的逆变侧挑选串连谐振计划，接纳四只40A、600 V 的IGBT 单管VT1 ～VT4构成全桥逆变电路，其电路框图如图1 所示。

　　图1 中的C 挑选为高频无感电容，其耐流必需超越电源的最大电流，耐压必需超越AB 两头最大电压与二阶谐振电路的品格因数Q 的乘积;L 挑选接纳铁氟龙高温绝缘线绕制;R 为逆变侧回路的内阻。为进步逆变器的功率因数，并减轻逆变器件的电磁应力和开关消耗，RLC 电路必需处在串连谐振形态。在一样直流电压输入的状况下，当RLC 电路发作串连谐振时，电流IAB最大，UAB的电压波形为矩形波，IAB的电流波形为正弦波，UAB与IAB为同频同相，若感到加热电源的逆变器频次偏离负载固有谐振频次时，IAB的波形则为畸变的正弦波，偏离的越远畸变得越凶猛，且UAB与IAB的相位差越大。

　　因为感到加热电源的负载遭到实践使用情况、和被加热工件的外形和温度特征等影响，负载的电感量L、等效内阻R 等参数在电源运转过程当中是变革的，以是只要对负载的固有频次停止不变牢靠的跟踪才气包管感到加热电源的服从。为此，在感到加热电源中参加锁相环掌握部门。锁相环包罗三个必不成少的单位电路，即鉴相器、环路滤波器和压控振荡器。锁相环MM74HC4046具有三个鉴相器。鉴相器按照实践电路设想需求，挑选鉴相器2 。鉴相器2 是上升沿触发比力，比照较旌旗灯号的占空比无请求，且鉴相器2 具有一个三态输出13 脚和相位差输出1 脚。当三态输出口13 脚输出高阻态时，暗示锁相环处于不变的事情形态，3 脚和14 脚的输入无频次与相位差，同时相位差输出1 脚为高电平。

　　MM74HC4046锁相环传统的掌握办法[4]并没有充实操纵上述特性，锁相环的它激起振和它激到自激的转换只能在电路上电的时辰简朴地经由过程电容的充放电完成，且没法对锁相环事情形态停止有用的判定，以是当电源在运转过程当中，锁相环假如失锁，电源则没法在运转形态下从头使锁相环进入一般频次跟踪形态。为处理上述成绩，本文对传统MM74HC4046 在感到加热衷的用法停止了改良，锁相环掌握电路道理框图如图2 所示，虚框部门为相对传统掌握道理的改良部门。

　　分离改良的掌握道理框图，将传统的它激起振和它激到自激转换办法由纯模仿掌握改成数字化掌握办法，设想出了图3 所示的MM74HC4046 锁相环的次要核心掌握电路，使得能够经由过程微处置器及时检测和调解锁相环事情形态，进步了电源启动的牢靠性与不变性。

　　起首，按照IGBT 在额定电流所能接受的最高频次，加热工件的频次等实践请求，调解R2和C1的巨细肯定锁相环输出的最低频次，再肯定R1的巨细，使锁相环输出的中间频次和最高频次到达请求。其次，按照尝试所测，图4 所示的9 脚电压与压控振荡器输出频次的干系，肯定9 脚最好起振电压，使得9 脚电压为起振电压时，压控振荡器输出频次在此中间频次四周，且反应的霍尔电流旌旗灯号可以大于必然的电压值，使得电源启动愈加简单，因而设想出图3 中虚框内的电路。最初，肯定鉴相增益、压控增益和锁定工夫，计较出二阶PLL 中环路滤波器的参数R3 、R4和C2 。

　　图4 9 脚电压与4 脚输出频次干系曲线 中的霍尔传感器检测出负载的电流旌旗灯号，并界说由A 至B 为正标的目的，电流旌旗灯号颠末滤波和过零比力处置后，获得与霍尔电流旌旗灯号同频同相的方波旌旗灯号，加载到MM74HC4046 的14 脚，4 脚的输出旌旗灯号颠末工夫抵偿后加载到3 脚，3 脚旌旗灯号与14 脚旌旗灯号停止相位比力，发生的相位差与9 脚的均匀电压呈线 脚的输出旌旗灯号颠末桥臂互锁与断绝驱动后别离加载到VT1 ～VT4 ，并包管VT1和VT4的驱动旌旗灯号的标的目的与界说的正标的目的分歧。

　　在MM74HC4046 上电霎时，无霍尔电流旌旗灯号，压控振荡器以最低频次输出，若反应霍尔电流旌旗灯号大于必然的电压值，锁相环则进入自激形态。但在实践使用中，遭到各类情况和前提的影响，锁相环能够在运转过程当中呈现失锁，此时9 脚的电压为MM74HC4046的供电电压，且压控振荡器输出最高频次;13 脚输出不再是不变的三态输出;1 脚输出为暗示14 脚与3 脚相位差的脉冲旌旗灯号，该脉冲旌旗灯号的占空比与绝对相位差呈线性干系。因为传统它激启动和它激到自激的转换办法的不敷，使得感到加热电源的不变性和牢靠性不克不及获得有用的包管。

　　为补偿传统办法的不敷，本文操纵MM74HC4046本身的特性，起首，对1 脚的输出旌旗灯号停止滤波整形后，微处置器对其停止AD采样，当其值低于某一设定的值时，能够判定锁相环处在失锁形态;随后，微处置器对光耦P1停止掌握，经由过程虚框内的两个二极管VD1和VD2管压降的箝位，电阻R5的限流，将其9 脚电压拉至起振电压，使锁相环进入它激形态;最初，将光耦P1的形态规复，锁相环则进入自激形态，完成电源运转中的锁相环它激到自激的转换，完成失锁掌握，包管负载电压与负载电流的无相差跟踪。

　　按照实践请求，选用40 A、600 V的IGBT 作为逆变器件。设想锁相环的压控振荡器输出的最低频次为5 kHz ，最高频次为28 kHz 。负载L 为108 μH，C 为0。44 μF ，其谐振频次在20kHz 四周。图5 为锁相环处于无相差跟踪形态的波形，此中旌旗灯号U1为MM74HC4046 的1 脚输出，能够看出U1根本连结高电平，阐明14 脚与3 脚根本无相位差;旌旗灯号U13为13 脚的电压波形，能够看出其不断连结为3。49 V，阐明此脚不断处于高阻态，锁相环处于不变无相差跟踪形态;旌旗灯号io暗示为霍尔电流旌旗灯号，能够看出电流波形十分近似为正弦波;旌旗灯号uo暗示加载到VT1和VT4的前端驱动旌旗灯号，经由过程与io的相位比照，能够看出此时逆变器事情于准谐振形态，逆变输出频次为21。95 kHz 。图6 为在未加缓冲电路状况下，直流电压Uo 、负载电压iAB和负载电流io的波形，Uo的均匀电压为104 V，UAB的最大峰-峰值为380 V，能够看出逆变器件在换流时di/dt 较小，对逆变器件酿成的电磁应力与电压打击也较小。

　　尝试成果表白，本文对MM74HC4046 集成锁相环的传统用法停止了改良，在包管明现传统逆变器的零电流谐振软开关，减轻逆变器件的电磁应力和开关消耗的条件下，完成了数字化掌握的它激