關于印度鍋具(J4)對家用電磁灶的影響分析
前言
近一兩年來多個從事家用電磁爐生產/銷售的客戶提供反饋信息銷往印度地區的家用電磁爐使用幾個月后出現整機質量異常的比例大大高于其他銷售地區質量異常的整機出現的問題主要集中在高溫保護保險管/整流橋/IGBT/濾波電容/諧振電容燒毀等方面.綜合多個客戶提供的分析結果來看,主要問題出在配套使用的鍋具上.印度地區主要使用J4鍋具,而其他地區主要使用430/304鍋具.
本司5μF濾波電容器和0.3μF諧振電容器供給多家客戶使用也收集到在印度地區銷售的整機上失效比例大大高于總體失效比例鑒于此本司也自行分析了電容的失效原因配合客戶做一系列的改善措施經過對多家客戶的多次配合整改基本可以落實關于薄膜電容器在印度地區使用方面需要注意的問題具體情況如下
一．薄膜電容器發熱原因分析
理想的薄膜電容器是一個純容性的電子元件只要給電容器充電后電能可以一直儲存在電容器中永久保存但實際上由于結構材質及生產工藝等因數的影響薄膜電容器會存在一定的雜散電感（ESL）等效串聯電阻（ESR）并聯電阻等,這些都會讓薄膜電容器自身內部產生熱損耗薄膜電容器的熱損耗計算公式是P發熱=2*Pi*F*C*U*U*tgθ由此公式可以知道薄膜電容器的發熱跟通過電容器的頻率F電容器兩端的工作電壓U電容器自身的電容量C電容器的損耗角正切值成正比這幾個參數越大電容器自身發熱越厲害
對于濾波電容器來說影響其發熱的最主要因數是紋波電壓和紋波電流紋波電壓一般只有30-50Vpp而高次紋波從100HZ以上到1MHZ范圍內都存在波形復雜頻率豐富目前來說還沒有可靠的計算公式及測量方法來檢測紋波電流
二．印度J4鍋具在家用電磁灶中使用時對整機的電性能參數影響
某公司某款銷往印度地區的2000W機型同一個電磁爐換上不同的鍋具430304J4測量到的0.33μF諧振電容器實際工作的電壓波形數據如下
從以上數據可看到同一臺機子使用J4鍋具時諧振電容器的Qn（無功功率）最大比其他兩款鍋具增加了接近30%Qn是諧振電容器工作時需要承載的無功功率
三．印度J4鍋具對家用電磁爐的影響
由實測數據可知當使用印度J4鍋具時家用電磁爐的實際工作諧振頻率會升高諧振頻率升高后會對機子內部相關電子元件產生一定的影響例如PCB銅箔整流橋扼流圈濾波電容器諧振電容器IGBT線圈盤等的溫升增加嚴重時還會出現炸機的情況發生
對于諧振電容器來說諧振頻率增加那么電容器需要承受的無功功率會增加造成諧振電容器自身發熱增加體現在諧振電容器溫升升高對于濾波電容器來說諧振頻率增加那么IGBT由于高速開關而產生的紋波電壓會增加高次紋波的次數增加流過濾波電容器的紋波電流增加最終體現在濾波電容器溫升升高
四．對于銷往印度地區的家用電磁爐建議
A對整流橋濾波電容諧振電容線圈盤IGBT散熱器風扇PCB銅箔等關鍵元件及材質進行電性能余量的提升例如提高電流值改善散熱條件等
B整機的芯片控制方案調整通過限制功率來壓制關鍵元件溫升的異常例如當檢測到鍋具是J4等材質時軟件上設置功率及溫升保護
五．濾波電容器諧振電容器改善方向
銷往印度地區的家用電磁灶配合J4鍋具使用如果在軟件控制方面不作改變那么只能降低濾波電容器和諧振電容器自身發熱量以此降低電容器的溫升
對于濾波電容器有以下幾種可改善的方向
A增加濾波電容器的容量（由5μF增加到6μF7μF8μF等）
B由于第四代小體積電容器的體積比較小在惡劣的電參數及環境下使用電容器的噴金端面承載能力顯得略為不足因此建議改為第三代大體積電容器
C最理想的效果就是采用第三代大體積結構保持濾波電容器的容量不變縮短電容器的腳距由P=30.5MM改為P=26.5MM這樣可以縮短薄膜的寬度增加卷繞的圈數增加噴金端面的面積以此來降低濾波電容器的自身發熱量
對于諧振電容器有以下幾種可改善的方向
A由于第四代小體積電容器的體積比較小在惡劣的電參數及環境下使用電容器的噴金端面承載能力顯得略為不足因此建議改為第三代大體積電容器
B最理想的效果就是采用第三代大體積結構保持濾波電容器的容量不變縮短電容器的腳距由P=30.5MM改為P=26.5MM這樣可以縮短薄膜的寬度增加卷繞的圈數增加噴金端面的面積以此來降低諧振電容器的自身發熱量
C可考慮適當增加諧振電容器的電容量及適當的調整一下線盤參數降低LC諧振頻率讓相關的電子元件溫升都整體下降最終保證可靠的使用
通過和多家客戶一起進行薄膜電容器方案的改善和測試評估以上方案都可以解決濾波電容器和諧振電容器在印度地區的家用電磁爐整機中使用時出現溫升過高而燒毀的問題由于每個公司的家用電磁爐方案及結構配合等都有所差異所以最終需要實際裝機測評才能最終落實
