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電磁爐各部分電路的功能原理

電磁爐的電路構(gòu)成主要包括以下幾個(gè)部分‌：

1. ‌高壓整流變換電路‌：該電路將市電經(jīng)過電容、電感濾波后，通過整流變成約310V的直流電，提供給線圈盤和IGBT管作為正常工作電壓。主要元件包括電容、電感、壓敏電阻、保險(xiǎn)管和橋堆‌。

2. ‌低壓電源穩(wěn)壓電路‌：將高壓直流電壓經(jīng)過開關(guān)電路降壓和穩(wěn)壓后，輸出電磁爐所需的低壓電源，如18V和5V。這些電壓分別用于電磁爐的各個(gè)部件，如風(fēng)扇、控制電路等‌。

3. ‌LC振蕩逆變電路‌：通過IGBT的導(dǎo)通與截止，使電流在線圈盤與高頻電容間形成振蕩，在鐵質(zhì)鍋底形成渦流加熱。主要元件包括功率管（IGBT）、勵磁線圈和高頻電容等‌。

4. ‌同步檢測電路‌：從線圈盤與高頻諧振電容并聯(lián)電路兩端檢測同步信號，經(jīng)整形放大后控制IGBT的G極驅(qū)動電壓，確保IGBT的開關(guān)脈沖電壓與C極峰值電壓同步‌。

5. ‌振蕩鋸齒波形成電路‌：根據(jù)同步檢測電壓與CPU生成的驅(qū)動控制電壓形成鋸齒波電壓，用于驅(qū)動后級電路‌。

6. ‌IGBT高壓保護(hù)電路‌：檢測IGBT的反峰逆程脈沖電壓，保護(hù)IGBT不受損壞‌。

7. ‌浪涌保護(hù)電路‌：在市電突然出現(xiàn)浪涌電壓時(shí)，檢測電壓信號并使IGBT截止，保護(hù)電磁爐不受損壞‌。

8. ‌鍋具溫度檢測電路‌：通過線圈盤中央的熱敏電阻監(jiān)測溫度變化，防止高溫?fù)p壞電磁爐‌。

9. ‌IGBT溫度檢測電路‌：利用熱敏電阻監(jiān)測IGBT的溫度變化，防止過熱損壞‌。

‌電磁爐的工作原理‌：電磁爐通過線圈盤產(chǎn)生交變磁場，在鍋具底部產(chǎn)生渦流，利用渦流的短路熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量。電磁爐的高壓主回路由220V交流電經(jīng)過整流橋整流得到約311V的直流高壓，通過控制IGBT開關(guān)管的通斷來調(diào)節(jié)電磁爐的功率和功能‌。

這是我們現(xiàn)實(shí)生活中最常用的電磁爐

這是電磁爐內(nèi)部的電路板

這是電磁爐電路的整體框架圖

（1）市電濾波保護(hù)電路簡介

原理分析：FUSE保險(xiǎn)絲作為過流保護(hù)，CNR1為壓敏電阻，主要是作為防止市電過高，損壞電磁爐的器件，C1為高頻濾波電容。DB1為整流橋，主要是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電做準(zhǔn)備，DB1出來的直流電還不是平滑的直流電，還需要后面的L1和C2組成的LC濾波電路才能得到平滑的直流電。LC濾波后的電壓為300V左右，為功率管供電。

（2）低壓電源電路

原理分析：R1為限流電阻，C1為濾波電容。IC1為開關(guān)電源芯片（VIPer12A）,目前市面上有很多的開關(guān)電源芯片，不僅限于這款。18V輸出主要為功率管，風(fēng)扇電機(jī)，振蕩器的電路供電，5V輸出為CPU，操作顯示，指示燈電路供電。

（3）主功率回路

前提：如圖a所示，電磁爐典型的主回路主要有：線圈L2,諧振電容C2，阻尼管D1構(gòu)成（有些IGBT工藝形成內(nèi)部的阻尼管），其中L2和C2是并聯(lián)一起組成了典型的振諧電路。

原理分析：首先是t1-t2時(shí)間段的分析（VG是加載在IGBT G極的脈沖，Ic是線圈的電流，VC是振諧電容C2的電壓），開始是高電平加載到Q1的G極使管子導(dǎo)通，之后300V的電壓通過L2和Q1的CE結(jié)構(gòu)組成回路，但由于電感中的電流不能突變，所以導(dǎo)通的電流I1在t1-t2時(shí)刻是緩慢的線性上升，則L2的轉(zhuǎn)態(tài)是左正右負(fù)。直到t2時(shí)刻電流達(dá)到最大。

接著是t2-t3時(shí)間段，加載在Q1的G極電平變成低電平，使Q1截止，同理，由于電感的電流不能突變，所以電動勢會緩慢下降，從而對C2進(jìn)行首次充電，VC在t2時(shí)刻首次上升，（實(shí)現(xiàn)功率管的零電壓關(guān)斷，即功率管Q1關(guān)斷瞬間Q1的C極電壓最低）而L2的轉(zhuǎn)態(tài)為右正左負(fù)，直到t3時(shí)刻，I2變成0，C2右端電壓達(dá)到最大，此時(shí)，C1兩端的電壓和C2兩端的電壓疊加一起加到Q1的CE極上，如果此時(shí)導(dǎo)通Q1，將損壞IGBT管，這也是設(shè)計(jì)同步控制電路的初衷。

t3-t4時(shí)間段，由于Q1已經(jīng)截止，所以C2中存儲的電能會先L2放電，從而產(chǎn)生電流I3，當(dāng)I3達(dá)到最大負(fù)值時(shí)，C2兩端的電壓為0，存儲的電能直接轉(zhuǎn)換成線圈L2的磁能。

t4-t5時(shí)間段，由于I3不能突變?yōu)榱悖�所以線圈L2又產(chǎn)生左正，右負(fù)的電動勢，該電動勢直接由阻尼管D1和電容C1組成的回路進(jìn)行放電，產(chǎn)生電流I4。

t5時(shí)間段，Q1功率管在高電平下導(dǎo)通，從而真正實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通。

注：t4-t5時(shí)刻之間VC(電容兩端的電壓)為負(fù)值，因?yàn)镼1管第一次截止的時(shí)候，反向電動勢是左負(fù)右正，電容的電壓是0負(fù)以上（也就是正極），當(dāng)電容C2自身的能量全部給與L2線圈時(shí)，也就是電流I3，但由于不能突變，所以直接產(chǎn)生反向電動勢為左正右負(fù)，則和原來的方向正好相反。

（4）同步控制電路與振蕩電路

前提：圖a為電磁爐經(jīng)典的同步控制振蕩電路圖。同步振蕩電路設(shè)計(jì)初衷：如果主回路的振蕩過程沒有結(jié)束時(shí),Q1功率管導(dǎo)通的話很容易因?yàn)楣�耗過大而損壞。所以，必須通過同步控制電路對振蕩電路進(jìn)行控制，以保證功率管Q1的C極電壓降為0時(shí)，才能讓電路輸出高電平脈沖，使功率管導(dǎo)通。

原理分析：線圈L2上端產(chǎn)生的電壓通過R1,R2取樣產(chǎn)生取樣電壓U4,加到IC1的反相輸入端4腳，同時(shí)L2下端產(chǎn)生的電壓通過R3,R4,R5取樣后同樣會產(chǎn)生取樣U5,加到IC1的同時(shí)輸入5腳，開機(jī)后，CPU輸出的啟動脈沖（鍋具檢測脈沖）通過驅(qū)動電路放大后使功率管Q1導(dǎo)通，L2產(chǎn)生上正，下負(fù)的電動勢，使U4大于U5，經(jīng)比較器A比較放大后使2腳電位為低電平，通過C3將IC1的6腳電位鉗位到低電平，低于IC1 7腳輸入的參考電壓，比較器B的輸出端1腳輸出高電平，再經(jīng)過驅(qū)動電路放大，使Q1繼續(xù)導(dǎo)通。同時(shí)5V電壓通過R8,R6,C3和IC1 2腳內(nèi)部電路構(gòu)成的充電回路為C3充電。當(dāng)C3右端所充電電壓高于IC1的7腳電位后，IC1的1腳電位變?yōu)榈碗娖剑�通過驅(qū)動電路放大使Q1截止，流過L2的導(dǎo)通電流消失，于是L2通過自感產(chǎn)生下正，上負(fù)的電動勢，使U5大于U4,致使IC1的2腳輸出高電平，通過C3使IC1的6腳電位高于7腳電位，確保Q1截止。隨后，無論是L2對諧振電容C2充電期間，還是C2對L1放電期間（即t2-t4期間），L2下端電位都會高于上端電位，使取樣電壓U5大于U4,致使IC1的2腳電位為高電平，Q1都不會導(dǎo)通。t4時(shí)刻，L2通過C1,D1放電期間，使取樣電壓U4高于U5，使IC1 2腳電位為低電平，由于電容兩端電壓不能突變，所以C3兩端電壓通過D2,R7構(gòu)成的回路放電。當(dāng)L2通過D1放電結(jié)束，并且C3通過R7放電使IC1的6腳電位低于7腳電位后，IC1的1腳再次輸出高電平，通過驅(qū)動電路放大后使功率管Q1再次導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)同步控制。

（5）激勵脈沖形成和功率調(diào)節(jié)電路

原理分析：R1,C1為低通濾波電路，CPU發(fā)出的PWM經(jīng)過R1后加載在比較器LM339的同相輸入端，而LM339的反相輸入端為鋸齒波，當(dāng)同相輸入端電壓高于反相輸入端時(shí),VO為高電平，反之為低電平。當(dāng)PWM的占空比加大時(shí)，VO為高電平的時(shí)間延長，致使功率管的導(dǎo)通時(shí)間加長，線圈能量加大，功率上升，反之降低。

（6）IGBT功率管驅(qū)動電路

原理分析：（典型的推挽放大電路）當(dāng)PWM的脈沖為高電平的時(shí)候，Q1導(dǎo)通，Q2截止，當(dāng)PWM為低電平時(shí)，Q1截止，Q2導(dǎo)通。放大后的信號從Q1的E極輸出，使Q3導(dǎo)通。其中穩(wěn)壓管ZD1主要是防止Q3過激損壞而加保護(hù)器件。

（7）電流自動控制電路

（注：簡單的或者對成本有要求的電磁爐一般不會加入這個(gè)電路）

原理分析：當(dāng)Q1功率管導(dǎo)通之后，電流在取樣電阻R1兩端產(chǎn)生電壓，電壓通過R2后加載在IC1的同相輸入端，反相輸入端端由R3,R4分壓后加載，Q1未導(dǎo)通時(shí)，加載在同相輸入端的電壓比較低，所以IC1輸出端輸出低電平，當(dāng)Q1導(dǎo)通后電流在R1上產(chǎn)生的電壓值大于反相端的比較電壓值，則IC1的輸出端輸出高電平，通知CPU調(diào)節(jié)占空比，以減低流過線圈的電流。

（8）IGBT功率管C極過壓保護(hù)電路

原理分析：R1,R2分壓之后C1濾波加載在同相端，Q1的C極電壓通過R3,R4,R5分壓后，加到LM339反相輸入端。當(dāng)Q1的C極產(chǎn)生的反峰電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，LM339的6腳低于7腳電平，于是LM339的1腳內(nèi)部電路為開路狀態(tài)，不影響CPU輸出的功率調(diào)整電壓，電磁爐正常工作。當(dāng)諧振電容C0容量減少等原因引起Q1的C極產(chǎn)生的反峰電壓過高時(shí)，會直接導(dǎo)致LM339的6腳電平高于7腳電平，導(dǎo)致LM339的1腳內(nèi)部導(dǎo)通，通過R6將LM339的5腳輸出的功率調(diào)整電壓直接拉低，于是LM339的2腳輸出低電平，Q1截止。從而保護(hù)功率管。

好了，今天就先寫到這吧！

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