Thành phần và cấu tạo IGBT bếp từ - Cách hoạt động

IGBT là một linh kiện điện tử chủ chốt trong cấu tạo của bếp từ, giúp kiểm soát chính xác và hiệu quả nguồn điện nấu nướng. Trong bài viết này, Hafelehome sẽ cùng bạn khám phá chi tiết về thành phần, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IGBT, từ đó hiểu rõ hơn về sự linh hoạt và hiệu quả mà IGBT mang lại cho các thiết bị bếp từ hiện nay. 

IGBT trong bếp từ là gì?  

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) là một linh kiện bán dẫn công suất, có 3 cực và được lắp đặt bên trong bếp từ. Thiết bị này hoạt động như một công tắc điện tử, có thể bật/ tắt một cách nhanh chóng. Nhờ IGBT, người dùng có thể điều chỉnh nhiệt độ và mức công suất của bếp dễ dàng hơn. 

Cấu tạo 

IGBT có tính năng điều khiển dòng điện như MOSFET (loại transistor trong các thiết bị điện tử). Tuy nhiên, cấu trúc của IGBT lại phức tạp hơn. Khác với MOSFET chỉ có cấu trúc từ lớp n-n, IGBT còn có thêm một lớp gắn liền với Collector để tạo ra một cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa Emitter và Collector. 

Điều này giúp IGBT chịu được điện áp và dòng điện cao hơn, giúp bếp từ tăng cường hiệu suất khi nấu nướng. Cụ thể, cấu tạo của IGBT trong bếp từ bao gồm các linh kiện điện tử có 3 chân gồm chân G, chân C và chân E:  

• Gate (G): Là nơi điện áp được đưa vào để quản lý việc mở hoặc đóng của linh kiện. Gate có chức năng như một công tắc, cho phép kích hoạt hoặc ngắt dòng điện khi đi qua IGBT. 
• Collector (C): Đây là chân kết nối của IGBT, nơi tiếp nhận dòng điện từ nguồn cung cấp khi thiết bị bắt đầu hoạt động. Chân Collector được kết hợp với một lớp bán dẫn đặc biệt, tạo ra một cấu trúc điện tử gọi là p-n-p. Cấu trúc này giúp IGBT có thể chịu được mức điện áp cao hơn, đảm bảo sự ổn định và an toàn khi bếp từ hoạt động với công suất lớn. 
• Emitter (E): Chân Emitter chịu trách nhiệm dẫn dòng điện ra khỏi IGBT. Sự kết hợp cấu trúc p-n-p giữa Emitter và Collector không chỉ giúp tăng cường khả năng chịu tải dòng điện và điện áp mà còn nâng cao hiệu suất của IGBT so với MOSFET thông thường. 

Nguyên lý hoạt động 

Trong bếp từ, IGBT hoạt động như một công tắc điện tử, có khả năng bật hoặc tắt dòng điện một cách chính xác để tạo ra trường từ. Khi bếp từ được bật, IGBT điều khiển dòng điện chạy qua cuộn cảm dưới mặt bếp, từ đó tạo ra một trường từ mạnh mẽ. Trường từ này không làm nóng bề mặt bếp mà chỉ làm nóng đáy nồi chảo chứa kim loại từ tính (như sắt, gang,..) thông qua hiện tượng dòng điện Foucault.  

Nhờ đó, bếp từ có thể làm nóng nhanh và hiệu quả, đồng thời duy trì nhiệt độ cần thiết mà không lãng phí năng lượng. Điều này àm cho việc nấu nướng trở nên tiện lợi và an toàn hơn so với các loại bếp truyền thống. 

IGBT có lợi ích gì cho bếp từ 

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) cung cấp nhiều lợi ích cho bếp từ, làm cho việc nấu nướng trở nên hiệu quả và linh hoạt hơn. Sau đây là một số lợi ích chính: 

• Hiệu quả năng lượng cao: Nhờ khả năng điều khiển dòng điện một cách chính xác, IGBT giúp bếp từ chỉ tiêu thụ năng lượng khi có dụng cụ nấu phù hợp đặt trên bếp. Điều này giúp giảm thiểu lượng năng lượng không cần thiết so với các loại bếp truyền thống. 
• Điều khiển nhiệt độ chính xác: Với khả năng bật và tắt rất nhanh, IGBT giúp bếp từ điều chỉnh nhiệt độ nhanh chóng và chính xác, thích hợp cho các món ăn yêu cầu nhiệt độ cụ thể. 
• Tốc độ làm nóng nhanh: IGBT giúp tạo ra trường từ mạnh mẽ, làm nóng nồi nhanh chóng, từ đó giảm thời gian đun nấu. 
• An toàn sử dụng: Do IGBT điều khiển dòng điện mà không làm nóng bề mặt bếp, từ đó nâng cao độ an toàn khi sử dụng bếp từ, giảm thiểu nguy cơ bỏng hoặc hỏa hoạn so với các loại bếp gas hoặc bếp điện. 
• Tuổi thọ thiết bị cao: IGBT có khả năng chịu đựng và điều khiển dòng điện lớn mà không bị hư hỏng nhanh, làm tăng tuổi thọ cho bếp từ và giảm chi phí bảo trì thiết bị. 

Nhờ những lợi ích này, IGBT đã trở thành một thành phần không thể thiếu trong thiết kế và hoạt động của các bếp từ hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về hiệu quả năng lượng và an toàn trong nấu nướng. 

IGBT bếp từ có những loại nào trên thị trường? 

IGBT cho bếp từ có nhiều loại khác nhau, được phân loại dựa trên đặc tính và nguồn gốc sản xuất, bao gồm cả các thương hiệu từ Trung Quốc, Châu Âu và Nhật Bản. Dưới đây là một số phân loại chính của IGBT được sử dụng trong bếp từ hiện nay: 

• IGBT của Trung Quốc: Các mã phổ biến bao gồm FGA15N120, FGA20N120, FGA25N120, FGA30N120, FGA40N120 và FGA50N120. Các mã này thường có giá thành rẻ hơn và được sử dụng rộng rãi trong các sản phẩm bếp từ phân khúc bình dân. 
• IGBT của Châu Âu: Bao gồm các mã IGBT: GT40WR21, GT40T301, FGH40N160, K40T120 và 40R22. Các loại IGBT này thường có đặc tính kỹ thuật cao hơn và được sử dụng trong các bếp từ cao cấp. 
• IGBT của Nhật Bản: Với các mã sản phẩm như GT60N321 và GT60J321, được biết đến với công nghệ sản xuất tiên tiến. Nhật Bản cung cấp các thành phần IGBT đáng tin cậy và hiệu quả, tăng cường hiệu suất cho nhiều thiết bị điện tử. 

Việc lựa chọn IGBT phù hợp cho bếp từ không chỉ phụ thuộc vào nguồn gốc mà còn tùy vào yêu cầu về hiệu suất, độ bền và chi phí của từng thiết kế sản phẩm.  

Nguyên nhân và cách khắc phục khi IGBT nổ 

Nếu IGBT bếp từ bị nổ hoặc không hoạt động đúng cách sẽ dẫn đến sự cố trong việc điều chỉnh nhiệt độ, làm giảm hiệu quả năng lượng và thậm chí làm ngắt quãng quá trình nấu. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến chất lượng nấu nướng mà còn có thể rút ngắn tuổi thọ của bếp từ. 

Nguyên nhân 

IGBT bị nổ trên bếp từ có thể là do các nguyên nhân sau: 

• IGBT kém chất lượng: IGBT sử dụng chó bếp từ có bộ biến tần kém chất lượng, thường thấy ở các sản phẩm giá rẻ, không rõ nguồn gốc và thương hiệu, có thể làm tăng nguy cơ hư hỏng và cháy nổ. 
• Dùng sai mã IGBT: Mỗi loại bếp từ cần một mã IGBT phù hợp với bảng mạch của nó. Việc sử dụng sai mã IGBT khi thay thế có thể dẫn đến tình trạng hư hỏng và có  nguy cơ cháy nổ cao. 
• Đấu nối sai nguồn điện cho IGBT: Nếu IGBT được kết nối sai cách với nguồn điện có thể gây ra nổ. Những lỗi như chập cầu nắn diot hay lỗi mạch điều khiển (driver) cũng là những nguyên nhân phổ biến. 
• Vận hành quá tải: Nếu IGBT hoạt động vượt quá công suất cho phép của bếp từ trong thời gian dài và liên tục, sẽ dẫn đến rủi ro bị hỏng hoặc nổ. 

Cách khắc phục 

Để khắc phục và hạn chế tình trạng IGBT bếp từ nổ, bạn có thể tham khảo những phương pháp sau: 

• Thay thế IGBT chính hãng: Thay thế IGBT với các sản phẩm chính hãng phù hợp với mô hình bếp từ bạn đang sử dụng. Sử dụng linh kiện có thương hiệu rõ ràng sẽ giúp tăng độ bền và hiệu quả hoạt động của bếp từ. 
• Kiểm tra kỹ trước khi thay thế: Trước khi thay thế IGBT trong bếp từ, bạn nên kiểm tra kỹ mã số của IGBT mới so với mã số của IGBT hiện tại để đảm bảo chúng tương thích. Thông số kỹ thuật của IGBT thường được in trên thân của linh kiện hoặc nêu trong sách hướng dẫn sử dụng của thiết bị. 
• Chọn IGBT có thông số tương đương hoặc cao hơn: Khi thay thế, bạn nên lựa chọn các loại IGBT có thông số kỹ thuật bằng hoặc cao hơn loại đang sử dụng. Chẳng hạn, nếu bếp từ của bạn đang dùng IGBT mẫu GT15Q101 với thông số 1200V và 15A, và bạn cần thay thế, hãy chọn một mẫu như GT20Q101 có cùng điện áp 1200V nhưng dòng điện là 20A. Điều này đảm bảo bếp từ hoạt động ổn định và an toàn, tránh quá dòng hay quá áp. 
• Kiểm tra thử trước khi hoàn tất lắp đặt: Sau khi lắp đặt một IGBT mới vào bếp từ của bạn, bạn nên thực hiện một bài kiểm tra vận hành. Bật bếp và để thiết bị hoạt động trong vài phút, kiểm tra xem khối công suất và tầng kích của IGBT có đáp ứng tốt không, qua đó đảm bảo rằng mọi thứ hoạt động ổn định và an toàn trước khi đưa vào sử dụng thường xuyên. 

Ngoài ra, nếu bạn không chắc chắn về cách khắc phục và lắp đặt IGBT, bạn có thể nhờ đến sự trợ giúp của chuyên gia điện tử, để đảm bảo rằng mọi kết nối đều được thực hiện chính xác và an toàn. 

Một số lưu ý khi thay IGBT bếp từ  

Để đảm bảo an toàn khi thay IGBT cho bếp từ, bạn cần lưu ý một số điều sau: 

• Trước tiên, bạn hãy đảm bảo rằng nguồn điện cung cấp cho bếp từ đã được tắt hoàn toàn để tránh nguy cơ điện giật. 
• Dùng các dụng cụ chuyên dụng và phù hợp để tháo gỡ và lắp đặt IGBT, điều này sẽ giúp bạn tránh làm hỏng bếp từ và linh kiện mới. 
• Đeo găng tay cách điện và giày cách điện nếu có, đồng thời đảm bảo bạn đang đứng trên một mặt đất khô ráo khi tiến hành thay thế.
• Trước khi lắp đặt, kiểm tra kỹ mã và thông số kỹ thuật của IGBT mới để đảm bảo linh kiện phù hợp với mô hình của bếp từ bạn đang sử dụng.
• Nếu không chắc chắn về cách thực hiện, hãy nhờ đến sự trợ giúp của một kỹ thuật viên chuyên nghiệp. Việc này không chỉ giúp bạn an toàn hơn mà còn đảm bảo rằng IGBT được lắp đặt chính xác và bếp từ hoạt động hiệu quả sau khi thay thế. 
• Sau khi thay thế, hãy kiểm tra bếp từ bằng cách bật thử để xác nhận rằng IGBT hoạt động bình thường và không có dấu hiệu bất thường nào. 

Thực hiện đúng những điều trên sẽ giúp bạn đảm bảo an toàn khi thay IGBT cho bếp từ, đồng thời giảm thiểu rủi ro hư hỏng thiết bị hoặc tai nạn không đáng có. 

Hướng dẫn chọn bếp từ theo nhu cầu và ngân sách gia đình bạn 

Dưới đây là những kinh nghiệm chọn mua bếp từ phù hợp với nhu cầu và ngân sách của gia đình bạn. 

• Kích thước và số lượng vùng nấu: Nếu gia đình của bạn có ít người hoặc không gian bếp hạn chế, một bếp từ với chỉ một hoặc hai vùng nấu là lựa chọn hợp lý. Ngược lại, đối với các gia đình có nhiều thành viên hoặc thường xuyên tổ chức nấu nhiều món cùng lúc, việc chọn bếp từ có ba đến bốn vùng nấu sẽ là giải pháp tối ưu. 
• Lựa chọn các tính năng phù hợp: Nếu bạn chỉ cần nấu các món đơn giản, hãy lựa chọn bếp từ có tính năng cơ bản như điều chỉnh nhiệt và hẹn giờ. Đối với những ai cần nấu nhiều món ăn và muốn tiết kiệm thời gian nấu nướng, bạn có thể lựa chọn một chiếc bếp từ đa năng với các tính năng booster, chế độ nấu sẵn như hầm/ hấp, chiên/xào,.. 
• Tính năng an toàn: Để đảm bảo an toàn trong quá trình nấu ăn, bạn nên chọn những loại bếp từ có tính năng an toàn như khóa trẻ em, cảm biến nhiệt dư và tự động tắt khi quá nhiệt. 
• Chất liệu và thiết kế: Ưu tiên chọn bếp từ có mặt kính chịu lực, chịu nhiệt tốt để đảm bảo độ bền và dễ dàng vệ sinh sau khi sử dụng. Một số loại kính thường được sử dụng cho bếp từ như kính Schott Ceran, Ceramic, Eurokera,...
• Thương hiệu uy tín: Hiện nay trên thị trường có nhiều thương hiệu bếp từ nổi tiếng đến từ Châu Âu với độ bền cao, thiết kế hiện đại như Hafele, Bosch, Teka,... 

Hy vọng rằng thông qua bài viết này của Hafelehome, bạn đã có thể hiểu rõ hơn về thành phần và cấu tạo của IGBT bếp từ, từ đó nắm được nguyên lý hoạt động, cũng như nguyên nhân và cách khắc phục khi IGBT nổ.