解密：感应加热设备效率与电源模块数关系

关键词：AS300M12BM2 SiC功率模块 半桥双功率模块 Si功率模块 Si IGBT

感应加热系统由感应加热控制板、功率板和加热线圈组成。感应加热，是将工频（50HZ）交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ，甚至频率更高的交流电，利用电磁感应原理，通过电感线圈转换成相同频率的磁场后，作用于处在该磁场中的金属体上。利用涡流效应，在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流（即涡流）。由旋转电流借助金属物体内的电阻，将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等，也能生成少量热量，它们共同使金属物体的温度急速升高，实现快速加热的目的。

感应加热设备主要分为全桥结构和半桥结构。

全桥结构

全桥结构主要分为：整流部分、滤波存储部分和全桥逆变部分。该结构主要用于功率较大的设备中。

半桥结构

半桥结构主要分为：整流部分、储能滤波部分和半桥变换部分。该结构主要应用于功率较小的设备中。

感应加热设备系统框图

SiC材料可使感应加热效率达到99%，wolfspeed（原cree公司）半桥双功率模块CAS300M12BM2的Vds最大值为1.2KV、典型值为5.0mΩ。CAS300M12BM2外壳采用行业标准的62mmx106mmx30mm，封装则采用Half-Bridge Module，具有超低损耗、高频率特性以及易于并联等特点。漏极电流方面，连续通电时最大为404A（@25℃），285A（@90℃），脉冲通电时最大为1500A（@25℃），导通电阻在栅源间电压为+20V、周围温度为25℃时只有5mΩ（标准值）。此外，即使周围温度上升至+150℃，导通电阻也只有8.6mΩ（标准值），温度上升对导通电阻增加的影响非常小。总栅极电荷仅1025nC（标准值），因此十分容易提高开关频率。

Vds最大值为1.2KV、典型值为5.0mΩ半桥双功率模块CAS300M12BM2

半桥双功率模块CAS300M12BM2结构图

世强代理的半桥双功率模块CAS300M12BM2，非常方便应用到感应加热设备，只需将该半桥模块移植到感应加热设备中的全桥结构或半桥结构中，非常方便使用。使用SiC功率模块，与使用Si功率的电源装置相比，由开关损失引起的功率损耗可降低5倍以上。与采用Si材料IGBT的电源装置相比，CAS300M12BM2可改善装置整体的转换效率，而且能将开关频率提高，从而能够缩小外置部件，因此可削减电源装置整体的体积和重量。在感应设备中效率达到99%的同时，CAS300M12BM2在高频感应加热系统可减少2.5倍的电源模块数。CAS300M12BM2的转换效率和性能可使设计师减少冷却片和散热片，降低系统的热要求，提升两倍的功率密度并降低系统成本，最终减少了用户的成本。