Royer-Oszillator für Induktionsheizung

Dieser Gegentaktoszillator wurde 1954 von George Howard Royer erfunden. Das Originaldesign benützte die magnetische Sättigung des Übertragermaterials als Schaltfunktion.Spätere Schaltungs-Versionen wandelten das Prinzip ab und durch hinzufügen von Kondensatoren entstand ein Sinusoszillator und eine Drossel in der Versorgungsleitung beseitigte das Problem von zu hohen Umschaltströmen in den Schalttransistoren. Die heute meist verwendete Schaltung hat mit dem Originaldesign kaum noch was gemeinsam, wird aber trotzdem meist noch Royeroszillator genannt. Die meisten >>CCFL-Konverter<< arbeiten nach diesem Prinzip.

In Bastlerkreisen wird die Schaltung gern zum Bau von Induktionsheizern verwendet. Der Aufbau ist einfach, robust und kommt mit wenigen Bauteilen aus. Besonders die Schaltung von >>Marko<< eignet sich zum Nachbau. Durch die direkte Rückkoppelung über Dioden kann auf eine problematische Rückkoppelspule verzichtet werden und durch Verwendung von zwei Drosseln in der Versorgungsleitung braucht man nicht einmal eine Anzapfung der Schwingkreisspule.

Die beiden Bilder zeigen den eignen Aufbau. Der Schwingkreis besteht aus einer Spule mit 5 Windungen Kupferrohr (6 mm Durchmesser) und einen Parallelschaltung von 26 Kondensatoren (0.1µF 160V) mit zusammen 2,6 µF. Die Spule und die beiden MosFets (IRFP90N20D) werden mit fliessendem Wasser gekühlt.

Für ein Demogerät wurde der Oszillator zusammen mit einem Netzteil aufgebaut das auch einen kleinen Wassertank zu Kühlung der Spule und der Transistoren hat. Der Netztrafo mit 24V Ausgangsspannung wird mit einem Regeltrafo angesteuert.
Ein Nachteil der Schaltung ist das Aussetzen der Schwingungen bei zu starker Belastung b.z.w. Dämpfung der Schwingspule. Haben die Schwingungen ausgesetzt fließt durch beide Transistoren ein relativ hoher Strom der zur Zerstörung führen kann. Auch nach Entfernen der Last bleibt der bedenkliche Zustand erhalten. Das gleiche geschieht wenn man die Betriebsspannung zu langsam hochregelt.
Deshalb wurde eine Schutzschaltung eingebaut die den Oszillator von der Versorgung trennen sobald die Schwingungen aussetzen. Auch wird die Versorgung abgeklemmt wenn beim Start wegen zu niedriger Versorgungsspannung die Schwingungen erst garnicht einsetzen.
Auch die Kühlwassertemperatur wird überwacht und beim Übersteigen von 65°C der Oszillator ausgeschaltet.

>Schaltplan im PDF-Format<


Der Aufbau des Netzteils: Vorne links der Regeltrafo, daneben der Ringkerntrafo mit der Steuerelektronik. Hinten links der Kühlwassertank und daneben der große Siebelko des Netzteils.


Ein zusätzlicher Lüfter kühlt die hoch belasteten Schwingkreiskondensatoren durch die der hohe Kreisstrom fliesst. Ohne Wasserkühlung wird auch die Spule ziemlich heiß. Ansonsten ist eine Berührung nicht gefährlich da die Spannung am Kreis wegen des niedrigen LC-Verhältnisses klein bleibt.

		Eine Röhre EL34 im Heizfeld. Die Anode glüht hell und auch der rechts sichtbare Getterring. Tatsächlich werden Röhren werden der Produktion mit Feldern erhitzt um Gasreste freizugeben und den Getterprozess zu starten.