利用LC振荡器控制晶闸管开闭产生中频信号的中频感应炉

利用LC振荡器控制晶闸管开闭产生中频信号的中频感应炉
一般中频感应炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频(300HZ以上至20K HZ)的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。下面介绍一种利用晶闸管不断开闭来产生中频信号的中频感应炉。这种中频感应炉利用快速晶闸管形成的硅堆将工频交流380V电压变成直流450V电压，在经过电抗器滤波后，经过快速晶闸管整流后，进入由电热电容器和电感组成的LC振荡电路。电热电容器和电感并联，前后端分别和两个快速晶闸管串联在一起。根据基尔霍夫定律这个LC振荡电路的频率为
f=1/2π√LC
以LC并联电路为例，电容两端的电压VC等于电感两端的电压VL：
VC=VL
流入电容的电流等于流出电感的电流：
iC=-iL
从电路元件的本构关系可知
VL(t)=Ld iL/dt
并且
ic(t)=cdVc/dt
调换顺序并进行代换得到二阶微分方程
iC-iL=0
d² Il(t)/dt² +iL(t)/LC =0
参数w0,谐振角频率定义为

w0=1/√LC
利用这个可以简化微分方程
d² Il(t)/dt² + w²0*iL(t) =0
相关多项式是
s²+w²=0
因此
s=+jw0
或者说
s=-jw0
其中j为虚数单位
也就是说
Il(t)/dt=√LC
电量q=√LC
用万用表测量LC振荡电路中的电感和电容的乘积的开方应该等于LC振荡电路中电感导线上的电量。
同时要想电热电容和电感器并联的LC振荡电路产生中频振荡电压，必须控制快速晶闸管不断开启或关闭。当快速晶闸管开启时，从电抗器出来的直流电源对电热电容器充电，电感器上的电流变小。当快速晶闸管关闭时，从电抗器出来的电热电容器放电电，电感器上的电流变大。这样由于快速晶闸管不断快速的关闭开启，就会在电热电器容器两端形成一个中频高压电源。这个电源通过大功率电阻直接连接加热线圈，就会使加热线圈产生磁场，进而使加热线圈里面的铁料熔化。这个电源通过大功率电阻直接连接正负钨或石墨电极，就会使正负电极两端产生电弧，这个电弧就会使点击周围的铁矿石熔化。
还要利用9013三极管和独石电容，电感组成的LC振荡电路产生中频20khz的信号控制晶闸管的控制端G，这个信号控制快速晶闸管不断开启或关闭，就会使电热电容和电感发生LC振荡。
这个中频感应炉的电路资料下载网址是：
链接：https://pan.baidu.com/s/1y7hY6tU-koiLJXfB3EbVEw ;
提取码：fpld
链接：https://pan.baidu.com/s/1qMRgLZzXi2Wm0rxNEzu5fQ ;
提取码：eex3，
https://share.weiyun.com/YLBIB7ez。
它的电路图如下：

图片

快速晶闸管可以使用下面的方法制造。将锗片或硅片，锑源，放入石英舟中，加热800摄氏度，在10-5E真空环境下，将锑扩散到锗片表面7-10微米厚度，表面浓度10的17次方厘米-3。锗片表面的锑和铅锑锡合金，或者和铟镓铅锑合金形成PN节，4个PN节合在一起就组成了一个可控硅。控制级G上面的二极管防止电压过高进入控制端后面电路，烧坏后面电路。还可以用砷化镓，或硅片替换锗片。如下图所示：
图片

将锗片或硅片，锑源，放入石英舟中，加热800摄氏度，在10-5E真空环境下，将锑扩散到锗片表面7-10微米厚度，表面浓度10的17次方厘米-3。锗片表面的锑和锗片表面的砷，或铟粒表面的砷形成PN节，4个PN节合在一起就组成了一个可控硅。控制级G上面的二极管防止电压过高进入控制端后面电路，烧坏后面电路。如下图所示：
图片

用下面的方法可以制作锗片集成电路，或三极管。也可以将钽片压延至15-20μm，然后用冲模压成上图的棋盘状，最后用刮刀压穿25μm、50μm长的方孔。也可以采用光刻法，制造掩膜。首先将要制备的掩膜的图案画在纸板上，用缩微照相术将图片缩小照相，最后洗出胶卷，掩膜就会变小。为了防止最后洗出的有很小棋盘状掩膜的胶片的方孔边角不规则，需要分辨率很好的相机。将光致抗蚀剂涂抹到锗片表面，用有微小棋盘状的胶卷掩膜盖在锗片上面。用高压汞灯产生的光线照射胶卷掩膜，透过光线的小棋盘状方块上面的光致抗蚀剂就会分解，这样就会在这片表面形成棋盘状的光致抗蚀剂。用氟化氢，硝酸，溴溶液，和水配制成腐蚀剂腐蚀没有光致抗蚀剂的棋盘状锗片。再给覆盖有棋盘状铝制掩膜的锗片表面涂蜡，去掉；铝制掩膜，没有涂蜡的锗片就形成棋盘状。还可以用铝或锑化铝制作集成电路棋盘状掩膜。将0.5mm厚铝制或锑化铝制淹膜压紧在锗片表面，然后在蒸发皿里面，蒸发N型砷，或P型锑。用氟化氢，硝酸，溴溶液，和水配制成腐蚀剂腐蚀没有涂蜡的棋盘状锗片。

光致抗蚀剂由三种成分组成：1.抗蚀剂（聚乙烯醇肉桂酸脂）。质量分数8%。2.增感剂（硝基卮）。质量分数0.5%。3.溶剂（环已酮），质量分数91.5%。聚乙烯醇肉桂酸脂是由聚乙烯加肉桂酸经酯化反应生成的。其中起感光作用的，主要是分子团。
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分子团中的双键在光照下吸收能量，把双键打开产生交键，变成不溶于显影液的网状高分子化合物，它们、能抗腐蚀。加入5-硝基卮主要是增加感光性能。环已酮的毒性小，溶解力强，挥发性适宜，常用来做溶剂。另外甲基溶纤剂，乙基溶纤也可以作为溶剂剂。涂胶前要对硅片或锗片做清洁处理，涂完感光胶，要对掩膜进行80摄氏度烘干15分钟。曝光源通常采用80瓦高压水银灯产生10的8次方勒克斯秒的光强。显影时，硅片或锗片上没有感光的感光胶溶解在显影液里面。而感光部分保留下来作为腐蚀时的保护膜。丁酮和三氯化乙烯用来做显影液效果很好。用三杯丁酮逐杯轮换，1分钟内即可达到显影的目的。注意显影液要经常更换，否则显影不干净。显影后，为使留下的胶膜牢固的附在硅片或锗片上，需要在185摄氏度下进行烘烤。腐蚀二氧化硅用HF:NH4F:H20=3:6:11。腐蚀温度一般不超过40摄氏度。还可以用NH4HF2:H20=2:3.5。腐蚀铝应用磷酸或氢氧化钠。1，10%氢氧化钠水溶液里面加高锰酸钾至饱和，温度为25摄氏度。2.在无水亚硫酸钠饱和溶液里加几滴硫酸。腐蚀镍或铬，腐蚀液用CE2SO4)3:HNO3:H20=1:1:11，去胶，对于二氧化硅上面的胶层，可直接放在浓H2SO4中煮开。然后用去离子水清洗。
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