基于CD4046锁相环200KHZ的高频感应加热电源频率跟踪的研究

无锡机电高等职业技术学校 徐良芝

感应加热的过程中，工作温度不断变化，负载线圈的电参数将随时间而变化，这将使逆变器偏离最佳工作点，因而不仅使逆变桥开关管MOSFET的关断电流增大，进而引起关断损耗增大，而且当逆变器工作点高于负载谐振点较远时，在一定Q值下，还会使负载阻抗增大，逆变器的功率容量不能充分利用。为了实现逆变器开关器件的零电流或零电压开关，需要逆变器始终工作在功率因数接近或等于1的准谐振或谐振状态，这就需要频率跟踪电路来实现。感应加热电源的频率跟踪主要通过锁相环电路来实现，本文分析设计利用锁相环专用芯片CD4046实现频率跟踪。

一、锁相环的基本原理和CD4046结构

锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环（Phase Locked Loop-PLL）。它广泛应用于广播通信、频率合成、自动控制及时钟同步等技术领域。高频感应加热电源为了能够实现逆变电流与电压的同步，提高工作效率和可靠谐振，同时实现开关器件的软开关，必须要能够很好地实现频率跟踪。

锁相环主要由鉴相器（PD）、压控振荡器（VCO），低通滤波器（LDF）三部分组成，如图1所示。

图1 锁相环的结构框图

CD4046是通用的CMOS锁相环集成电路，其特点是电源电压范围宽（为3V－18V），输入阻抗高（约100MΩ），动态功耗小，在中心频率f0为10kHz下功耗仅为600μW，属微功耗器件。

二、CD4046锁相环控制的实现

图2（a）是串联谐振式感应加热电源逆变器的基本原理图。……