关键所在：利用射频到热和焊缝

时间：2016-02-18 18:59:17

关键字：功率电源技术解析通信

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[导读]虽然我们大多数人联想到收音机，数据链和通信的图像时，我们想到的射频，有射频设计工程师，他们的工作无关，与通信的整个亚文化。相反，这些工程师使用的射频加热，焊接和

虽然我们大多数人联想到收音机，数据链和通信的图像时，我们想到的射频，有射频设计工程师，他们的工作无关，与通信的整个亚文化。相反，这些工程师使用的射频加热，焊接和密封金属物体。大家可能比较熟悉的例子是感应式灶台即热金属锅碗瓢盆而表面保持凉爽。

电磁感应使用了被驱动与射频导致诱导中靠近RF场中的金属的涡流的电阻加热效果的感应线圈。这些金属，被称为感受器，吸收这种热量，可热传导到一个更大的面积或体积(像液体加热器的应用程序)，或导致熔化，熔化或焊接效率很低。有没有爆炸性气体，烟雾或化学品，使这个过程非常适用于工厂，自动化机械系。

25毫米金属条制成的图像红热

图1：留出25 mm的金属条可以用热15千瓦的射频能量在450千赫进行红色。

本文着眼于感应加热使用RF能量，并讨论了设计方案和应用这种技术可以使用。所有部件，数据表，教程和开发此处引用套件可在网上Digi-Key的网站上找到。

不只是做饭

几十年来，感应加热已被用于工厂车间用于密封和金属容器的包装。早期的专利附图示出如何相对较少的部件可以实现一个有效的解决方案(图2)。相比较而言，它只是到了最近的感应加热烹调已经提供对中期和低成本的烹饪表面。这已经电感然而，我们都已经使用的产品热封。我们都熟悉的食品罐头需要一个开门红，打破真空密封。如果你仔细看这些罐的顶部，你会看到盖焊接到罐;专用机采用高功率RF驱动的特制感应炉熔化的盖，罐快速，可靠，反反复复。

感应焊接加热专利绘制的图像

图2：此早期专利图示出如何相对较少的部件，需要使感应焊接和加热系统。该设计的最苛刻的部分是该组合物和RF传递线圈的尺寸。

人们甚至可以找到简单的，自由的，公共领域现有的教育和业余爱好者使用的DIY设计。简化原理图(图3，左)为证据充分的设计(图3右)显示一个相对安全的陶瓷保护领域的加热器可以build1中。

简化原理图(左)为充分证明设计的图像(右)

图3：教育套件和图表都是现成的网络，可以让你开始用自己的感应加热设计。简化原理图(左)为证据充分的设计(右)显示一个相对安全的陶瓷保护领域的加热器，你可以建立。[!--empirenews.page--]

感应加热不只是在金属焊接使用。它也可以用于强化或加强通过退火金属或热气体进入等离子体为先进的化学反应和研究。在所有的情况下，高功率RF场需要和这些设计包括专门离散的，以及活性，组分。即使连接器必须仔细检查，以确保它们传递能量，而不是吸收它。

设计高功率射频感应加热

射频感应加热基本有源和无源部件需要能够处理大量的功率，并且它们必须被散热器，它的热传导表面。液体冷却可能要求为好，也就是说即使该组件的外壳和身体可能需要是热传导到一个高度。简要千甲当前突发，例如，即使是通过0.01欧姆电阻将需要消散万瓦的功率，而电流流过。

一些合适的电阻器制造商，如AVX，商Bourns，和TE连接提供了相当不错的大功率和良好散热器，它的电阻。这些通常将用在底盘安装配置，以允许热排气和传输。

例如，一起来看看在商Bourns 50欧姆机箱安装CHF190104CBF500L 800 W的电阻(图4)。五十欧姆是一个神奇的甜蜜点RF匹配，高效的动力传输和使用，无论传输线和天线大多是由投其所好到50欧姆的阻抗。

商Bourns 50欧姆的图像底盘贴装电阻为800 W的设计

图4：50欧姆底盘贴装电阻为800 W的设计允许最大功率传输的射频传输线的特性。

作为对供应商的CHF射频功率系列的一部分，它的特点是从0到1 GHz操作具有非常低(1.2)电压驻波比(VSWR)，以最小化反射的信号和不必要的加热。

可其他的值，如12.5，25和100欧姆。注意所选择的值是如何可以把串联和并联，同时散发的热量，以创造更高的功率水平。 1000瓦的版本，商Bourns CHF190104KBF500L，也可

高功率射频电容器并不常见电阻器，晶体管和电感器，特别是当它涉及到射频感应技术。在大多数情况下，series'ed和并联阵列可能需要专门为一个设计而成。

这里重要的是保持等效串联电阻和等效串联电感低。由于潜在的高电流，IIR加热是一个问题，甚至是相当高的，高温陶瓷电容器可迅速降解。

你不想使用电解或钽电容器用于这些应用。这两种类型的不喜欢过应力和灾难性故障时可实际发生爆炸猛烈。高电压版本的陶瓷电容可能是最好用，即使电压并不高。有了感性负载，非常高的水平尖峰和浪涌可以在紧密间隔的陶瓷电容弧。年纪大了，高压电容器聚酯薄膜和聚苯乙烯可以提供良好的耐老化性能和严格的公差，并能帮助消除电弧，因为这些技术比表面贴装陶瓷大。

使连接

设计被设计成加热金属高功率RF链接时，连接器可以具有十分重要的意义。毕竟，连接器使用的金属，留给我们一个难题：金属做一个好盾牌和射频连接器，如BNC，F型，MCX，SMA，和其他人使用的金属外壳与屏蔽的利益阻抗控制的一部分。

但是，这些相对小尺寸的连接器没有太多总表面积和散热可能是一个问题。这意味着，当需要高功率链路，小型和低成本的连接器是不适合的。

一旦你这样做的工程，你可以使自己的实体是正确的构图，造型，以及有效的耦合密度。对于中等功率，预最终放大级，老式和较大的射频连接器，如旧UHF和N型，可以是最好的。

底盘贴装部件，如腰带26-8011有很多热物质和使成固体底盘和/或散热片(图5)具有良好的热连接。他们的特点是在50欧姆，用摩擦相关的联锁可靠的螺丝接触代替。这可以使他们在震动和冲击的存在更安全。

阻抗控制的射频连接器图片

图5：用大量的热质量，可以有效地将热量传递到机箱或散热器的阻抗控制的射频连接器是用于中等功率水平是有用的。可能需要定制的解决方案非常大功率的最后阶段，最终的功率放大后。

配合电缆的RG-8，213，58，和59，例如，使用公插头还与很多热质量。黄铜和镍涂层应该足以满足大多数应用高达500兆赫。

功率晶体管

很少管设计正在发生和高压大功率半导体技术的蓬勃发展，许多美好的半导体器件已准备好处理的射频功率相当不错的金额。

虽然在多数情况下，频率也不会那么高，载流容量和电压的可能。在大多数情况下，场效应管技术是最好的，因为它可以用它携带非常低的RDS(ON)规格，而这样做的切换做好。必须小心，以保护FET的从过应力由于薄氧化物层在栅极可能破裂。

像NXP BLF578,112部件的位置不错的选择(图6)。这LDMOS RF FET可处理多达88条的速度高达108 MHz和实现1000 W的输出电平。注意陶瓷封装具有较大的热容量和散热片。同时还提供了BLF178P，112，配置为半桥双版本。