近年来，人们运用的电器产品数量不断增多，致使每个家庭内的总能耗稳步上升，不只大多数西方国家是这样，新兴国家亦是如此。与这些能耗相关的本钱也现已添加，由于燃料资源变得更为紧缺，公用事业公司因此而提价。
为了将从电网取得的功率提升至最高，并因此使电费账单开销受控及削减碳排放，支付更多尽力来为室内环境开发更高能效的电器就至关重要了。
电磁感应加热炉具(以下简称“电磁炉”)运用电磁发生的热能来烹调，其能效比咱们了解的规范家用电热锅高得多。此外，由所以经过感应而非传导来发生热量 ，其安全性也被证明更高，由于任何人体部位置于炊具外表都不会被烧伤。
电磁感应加热的原理
图1描绘了电磁感应加热运用运用的典型准谐振反激拓扑结构。电磁能量发生并运用感应方法来传递至锅具。然后在锅具中转变为热能，因此给锅具加热。触发加热进程的感应涉及到运用二极管等未受控的开关器材来对相对低频的沟通线路输入电压进行整流。在20 kHz至35 kH之间的频率对整流电压进行开关，供给高频磁通量。锅具充任耗散能量的磁心，将磁场转换为热能。发生及传递此热能的首要组件便是锅具、电感、谐振电容及绝缘门双极晶体管(IGBT)。
图1：电磁炉的单端拓扑结构框图
当要发生将热能传递给锅具所要求的磁场时，电感绕组的几许尺度极为重要。电感绕组为螺旋形，并在水平面互相环绕。这种装备添加了磁通量的外表积，并使加热进程具有更高能效。经过运用以持平距离布设在电感绕组周围的矩形铁氧体磁棒，进一步增强了锅具上这些磁通线的稠密度。多个小型导体的运用将趋肤效应(skin effect)减至最小，并减小了线圈中的感抗(IR)损耗。如图1所示，LR是空心电感，并没有跟传统铁磁心电感相同类型的损耗。锅具有必要选用磁性材料制作，使其可以充任磁心。在电磁炉的开关频率范围内，锅具的厚度极大地影响磁心的能效，而涡电流损耗很大。这些损耗将磁场转变为热能，在锅具中发生很多的热并烹调食物。
阻断电压约为1,200 V的IGBT广泛运用于单端感应加热运用。IGBT在封闭期间仍承受着高电压，且带有剩余电流，繁殖不小的开关损耗。在IGBT导通状况期间，由其饱满电压及负载电流和结温(TJ)导致的损耗是整体功率损耗的组成部分。这些损耗下降了运用的总能效。了解这些损耗的成因并开发牢靠及相对快速的方法来丈量损耗很重要，在为电磁炉规划探寻优化的IGBT规划时尤为如此。
在此运用中IGBT的总功率损耗包含导通损耗、导电损耗、封闭损耗及二极管损耗。二极管损耗在总功率损耗中所占份额可以忽略不计，而假如运用了零电压开关(ZVS)技能，可以大幅下降导通损耗。但是，并非在电磁炉一切作业功率等级条件下都能完成ZVS。由于储能电路(tank circuit)的一端衔接至整流输入电压，零态开关仅在谐振储能电路使其电压抵达0 V的功率等级时呈现。在某些轻载条件下，储能电路电压在IGBT的集电极不会抵达0 V，因此未完成零态开关，导通功率损耗将添加。
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导电损耗
由于总功率损耗的最首要构成部分通常是导电及封闭损耗，咱们现在就来更具体地逐一审视这些损耗。IGBT均匀耗散的功率的数学表达式如下所示：
关于导电损耗而言，此等式可以改写为如下等式：
由此可见，导电损耗取决于负载电流、VCE(sat)及占空比。饱满电压VCE(sat)的值并不稳定，而是跟着时刻改动。导电损耗还取决于负载电流及IGBT的TJ值。此电磁炉运用中，操控电路以与烹调功率需求成直接份额的方法改动占空比。相应地，烹调功率等级最高时导电损耗就处在最大值，由于等式2中的一切参数在此功率等级时都呈现出其最大值。
图2：VCE(sat)及ICE的改动曲线
图2显现了TJ= 67℃条件下VCE(sat)及%&&&&&%E在在选定开关周期内的改动。图2中的数据是从在市场上购得的电磁炉取得的，它运用一个钳位电路来丈量VCE(sat)。当IGBT封闭时，此电路在10 V时钳位VCE，使示波器可以运用每小格低电压值(volt/div)的设置，这样才干精确地丈量VCE。
图3：封闭损耗丈量成果
封闭损耗
从图3中可以明晰地看到电磁炉的封闭损耗波形。影响这些损耗的要素包含IGBT剩余电流、VCE歪曲率及开关频率。剩余电流来自于IGBT封闭后漂移区留下的少数载流子。影响这些少数电荷载流子结合率的要素包含掺杂深度、缓冲层厚度及运用的掺杂技能。开关频率由所要求的炊具功率等级及运用的开关操控算法决议。重要的是在规划及开发进程的每一个阶段承认方针运用中的IGBT功能。功能的承认可以经过丈量运用中IGBT损耗来完成。
电磁炉现已被证明拥有比传统电热锅高出约25%的能效。在软开关电磁炉运用中，当寻求为体系指定IGBT时，导电损耗及封闭损耗是要考虑的最重要损耗，它们在整体损耗中占首要份额。精确地丈量这些损耗，可以协助在体系开发进程期间供给必要的数据来评价IGBT功能，因此保证将能效等级提升至最高。
