电磁炉工作原理及电磁炉电路图分析

电磁炉的工作原理和电磁炉的电路图分析（1）1.电磁加热原理电磁炉是一种利用电磁感应原理将电能转化为热能的厨房电器. 在炉灶内部，通过整流电路将50 / 60Hz交流电压转换为直流电压，然后通过控制电路将直流电压转换为频率为20-40KHz的高频电压. 流过线圈的高速变化电流将产生高速变化. 在磁场中，当磁场中的磁力线穿过金属容器（一种导电和导电的材料）时，其中有无数的小涡流. 底部金属体，这会导致容器本身高速产生热量，然后加热容器中的内容物. 2.电磁炉电路的工作原理分析常见组件介绍LM339集成电路LM339内置四个电压比较器，当电压比较器输入电压为正时（+输入电压高于输入电压），其翻转电压为6mV. ），放置在LM339内部控制输出上的晶体管截止，该输出等效于开路；当电压比较器的输入电压反向（输入电压高于+输入电压）时，置于LM339内部控制输出上的晶体管导通，下拉比较器外部输入端子的电压，此时输出端子为0V. IGBT绝缘双栅晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）称为IGBT，是一种高电压，高速度，高功率的器件，结合了BJT的大电流密度和MOSFET以及其他电压激励的场控器件的优点.

目前使用由不同材料和工艺制成的IGBT，但它们都可以被视为具有MOSFET输入并随后进行双极晶体管放大的复合结构. IGBT具有三个电极（见上文），分别称为栅极G（也称为控制电极或栅极），集电极C（也称为漏极）和发射极E（也称为源极）. 从IGBT的以下特性可以看出，它克服了功率MOSFET的致命缺陷，即在高压大电流下工作时，导通电阻大，器件发热严重，输出效率降低. . IGBT的特性: 1.电流密度大，是MOSFET的数十倍. 2.输入阻抗高，栅极驱动功率极小，驱动电路简单. 3.低导通电阻. 对于给定的芯片尺寸和BVceo，其导通电阻Rce（on）不大于MOSFET Rds（on）的10％. 4.击穿电压高，安全工作区域大，暂态功率高时不会损坏. 5.开关速度快，关断时间短，耐压约为1kV〜，约600V电平约为GTR的10％，接近功率MOSFET，开关频率高达100KHz，开关损耗仅为GTR的30％. IGBT结合了现场控制器件的优点和GTR的大电流和低导通电阻特性，使其成为出色的高速高压半导体功率器件.

目前，458系列根据不同型号采用不同规格的IGBT. 其参数如下: （1）SGW25N120 ----西门子制造，耐压1200V，25℃时电流46A，100℃时电流25A，内部无阻尼二极管，必须快速恢复使用. 6A / 1200V以上的二极管（D11）. IGBT配备10A / 1200 / 1500V以上的快速恢复二极管（D11）后电磁炉电源板电路图讲解，可以用SKW25N120代替. （2）西门子公司生产的SKW25N120 ----耐压1200V，25℃时的电流容量46A，100℃时的电流25A，内部装有阻尼二极管，可用SGW25N120代替IGBT，而原装DGW快速恢复二极管SGW25N120将代替反汇编. （3）东芝公司制造的GT40Q321 ----耐电压1200V，25℃时的电流容量为42A，100℃时的电流容量为23A，内部阻尼二极管，此IGBT可以用SGW25N120，SKW25N120代替，请在更换时替换原始的IGBT SGW25N120未经拆卸就无法安装D11快速恢复二极管.

（4）东芝公司生产的GT40T101 ----耐电压1500V，25℃时的电流容量为80A，100℃时的电流容量为40A，内部没有阻尼二极管，因此应用中必须配备15A以上的快速恢复二极管/ 1500V（D11）使用时，在6A / 1200V以上的快速恢复二极管（D11）之后，可以用SGW25N120，SKW25N120，GT40Q321代替IGBT，而在15A / 1500V以上的快速恢复二极管（D11）之后可以用GT40T301代替. （5）东芝公司生产的GT40T301，耐压1500V，25℃时的电流容量80A，100℃时的40A，内部阻尼二极管，可用SGW25N120，SKW25N120，GT40Q321，GT40T101，SGW25N120和GT40T101代替IGBT无需安装IGBT的原装D11快速恢复二极管. （6）东芝公司生产的GT60M303，耐电压900V，25℃时电流120A，100℃时60A，内部装有阻尼二极管.

（7）东芝公司制造的GT40Q323，耐压1200V，25℃时电流容量40A，100℃时电流容量20A，内部阻尼二极管，可用SGW25N120，SKW25N120代替IGBT更换SGW25N120无法移除支持该IGBT的D11快速恢复二极管. （8）FGA25N120 ----由美国飞兆半导体公司制造，耐压1200V，25℃时电流42A，100℃时23A，内部装有阻尼二极管，此IGBT可用SGW25N120，SKW25N120代替，请在更换时更换SGW25N120 IGBT的D11快速恢复二极管未移除. 电路框图主电路原理分析当在t1〜t2时刻向IGBTQ1的G极施加开关脉冲时，IGBTQ1饱和并导通，电流i1从电源流经L1. 由于线圈的电感，不允许电流突变. 因此，在时间t1〜t2 i1线性上升期间，脉冲在t2结束，IGBTQ1关断. 同样由于感应电抗，i1无法立即突变为0，因此它对C3充电以产生充电电流i2. 在时间t3，C3充满电，电流变为0. L1的磁场能量全部转换为C3的电场能量. 负值和正值出现在电容器的两端，并且幅度达到峰值电压. IGBTQ1的CE极之间出现的电压实际上是反向脉冲峰值电压+电源电压，在t3〜t4时刻，C3通过L1放电，i3达到最大值，电容器两端的电压消失. 此时，电容器中的电能全部转换为L1中的磁能. 由于感应电抗，i3不能立即突变为0，因此L1的两端电动势反向，即L1两端的电势为正和负. 由于IGBT内部阻尼管的存在，C3无法继续反向充电，而是流回C2和IGBT阻尼管. ，在时间t4形成电流i4，第二个脉冲开始到达，但是此时IGBTQ1的UE为正，UC为负，并且处于反向偏置状态，因此IGBTQ1无法开启，等待i4当磁能释放后，IGBTQ1在t5开始第二次导通. 生成i5之后，将重复执行i1〜i4的过程. 因此，在L1上会产生与开关脉冲f（20KHz〜30KHz）相同的交流电流.

t4〜t5的i4是IGBT内部阻尼管的导通电流. 在高频电流的一个周期中，t2〜t3的i2是线圈向电容器C3的磁能的充电电流，而t3〜t4的i3是反向的. 峰值脉冲压力是通过L1放电的电流. t4〜t5的I4是L1两端的电动势的倒数. 由于存在C3，因此无法继续进行反向充电，但是由C2形成的阻尼电流以及IGBT阻尼管IGBTQ1的返回实际上是i1. IGBTQ1的VCE电压变化: 静态时，UC为整流直流电源，t1〜t2，IGBTQ1饱和并导通，UC接近地电位，t4〜t5，IGBT阻尼器导通，UC为负压力（该电压为阻尼二极管的正向压降）t2〜t4，这是LC自由振荡的一半周期，峰值电压出现在UC上，并且UC的最大值出现在t3处. 上面的分析证实了两个问题: 首先，在高频电流的周期中，只有i1是电源供应的能量，因此i1的大小决定了加热功率的大小，而脉冲宽度越大，则时间t1〜t2时间越长，i1越大，反之亦然，因此要调节加热功率，只需要调节脉冲宽度即可；第二个是LC自由振荡的半周期时间，是出现峰值电压的时间，也是IGBTQ1的截止时间，也是开关脉冲未到达的时间，这种时间关系不能失准，例如峰值脉冲没有消失，开关脉冲提前到达，将出现大的导通电流并且IGBTQ1会烧坏，因此开关脉冲的前沿必须为峰值脉冲的边缘同步.

（1）当在PWM点有Vi输入时，当V7为OFF（V7 = 0V）时，V5等于D6的正向压降，而当V5时（2）当V5> V6时，V7转变为OFF时，V6也会下降到D6的正向压降，而V5由C16和D6放电. （3）当V5放电至低于V6时，将重复（1）振荡. “ G点的输入电压越高，V7接通的时间越长，电磁炉的加热功率越大，反之则越小. ” IGBT激励电路的振荡电路输出幅度约为的脉冲信号，该电压不能直接控制IGBT的饱和导通和截止，因此必须由激励电路放大. 该电路的工作过程如下: （1）V8 OFFʱ（V8 = 0V），V8（2）当V8接通（V8 =，V8> V9，V10为低电平，Q81关闭，Q4接通）然后，通过R23，Q4和Q1的E极向IGBT的G极加+ 18V，然后IGBT导通. PWM脉宽控制电路CPU将PWM脉冲输出到由R30，C27， R31，PWM脉冲宽度越宽，C28的电压越高，并且C29的电压也升高并将其发送到振荡电路（G点））控制电压随着C29的增加而增加，并且输入电压越高在G点，V7接通的时间越长，电磁炉的加热功率就越大，反之亦然.

“ CPU通过控制PWM脉冲的宽度和宽度来控制发送到振荡电路G的加热功率控制电压，并控制IGBT导通时间的长度，结果控制加热功率. ”同步电路市电的310V直流电通过整流器进行整流和滤波. V15由R15 + R14和R16的分压产生，而V4由R1 + R17和R28的分压产生. 在t2和t4之间的高频电流期间（图1），由于C14两端的电压为正负，因此V3V5，V7截止（V7 = 0V），振荡没有输出，并且存在Q1的G极无开关脉冲，确保Q1在t2〜t4时间不导通；在t4〜t6期间，C3电容两端的电压消失，V3> V4，V5上升，振荡的输出，并向Q1的G极添加一个开关脉冲，上述动作确保了施加到Q1的G极的开关脉冲的前沿与Q1上产生的VCE脉冲的后沿同步. . 加热开关控制（1）不加热时，CPU 17引脚输出低电平（同时CPU 10引脚也停止PWM输出），D7导通，LM339 9的电压被下拉，振荡停止，因此IGBT励磁电路停止输出. 当IGBT关闭时，加热停止.

开始加热时，CPU 17引脚输出高电平，D7结束，与此同时，CPU 10引脚开始间隔输出PWM测试信号，同时，CPU分析电流检测电路和VAC检测反馈的电压信息电路，并通过VCE检测电路反馈. 电压波形发生变化，判断是否已经放置在合适的锅中，如果判断是否已经放置在合适的锅中，CPU10引脚将切换为输出正常的PWM信号，电磁炉将进入正常的加热状态状态，如果电流检测电路，VAC和VCE电路不满足反馈信息的条件，则CPU将确定电位计不一致（2）或没有电位计，然后继续输出PWM测试信号，并在同时发出一条通知消息，指出没有锅（请参见故障代码表），例如，如果在30秒内仍不满足条件，它将关闭. VAC检测电路AC220V由D17和D18整流的脉动DC电压通过R40的电流极限，然后通过. 由C33，R39和C32组成的π型滤波器的滤波电压，将R38的分压后的直流电压发送到CPU 6，根据监视电压的变化电磁炉电源板电路图讲解，CPU将自动发出各种动作命令. （1）确定输入电源电压是否在允许范围内，否则停止加热，并报告信息（请参见故障代码表）.

（2）根据电流检测电路和VCE电路的反馈，确定是否已将其放置在合适的锅中并做出相应的动作命令（请参阅加热开关控制和试用过程部分）. （3）结合电流检测电路反馈的信息和方波电路监视的工频信息，调整PWM的脉冲宽度以保持输出功率稳定. “电源输入标准为220V±1V，并且在不带接线板（L1）的情况下测试了CPU引脚6的电压. 标准为±”. 由电流检测电路的电流互感器CT1测量两次的交流电压由D1〜D4组成的桥式整流电路整流，除以R12和R13，再经C11滤波. 所获得的直流电压被发送到CPU引脚5，电压High越高，表明电源的输入电流越大，CPU根据对电压变化的监视自动做出各种动作命令: （1）配合由VAC检测电路和VCE电路反馈的信息，以确定是否已将其放置在合适的锅中并做出相应的动作命令（请参阅加热开关控制和试用过程部分）. （2）结合VAC检测电路反馈的信息和方波电路监视的工频信息，调整PWM的脉冲宽度以保持输出功率稳定. VCE检测电路通过R1 + R17和R28分压器R29限制IGBT（Q1）集电极上的脉冲电压，并将其发送到LM339 6引脚. 在6针上获得采样电压，该电压反映了IGBT的VCE电压. 更改后的信息将发送到LM339，并且LM339将自动进行电压比较，并根据对电压变化的监视来决定是否工作.

（1）与VAC检测电路和电流检测电路的反馈信息配合，以确定是否已将其放入合适的锅中并做出相应的动作命令（请参阅加热开关控制和试用过程部分）. （2）根据VCE采样电压值，自动调节PWM脉冲宽度以抑制VCE脉冲幅度不高于1050V（该值适用于IGBT耐压1200V，IGBT耐压1500V，抑制值1300V） . （3）当由于其他原因而测量的VCE脉冲高于1150V时（（此值适用于IGBT耐压1200V，IGBT耐压1500V，此值为1400V），LM339立即停止工作（请参阅故障代码表）. 电压监控电路当正弦波电源电压处于上下半周期时，由D17，D18和两个二极管组成的桥式整流器电路在整流器桥DB的内部AC输入端子处产生的脉动DC电压接地. ，当电源突然输入浪涌电压时，该电压通过R41和C34耦合，然后经R42分压.R44限制C35的滤波电压以控制Q5的基极. Q5基极，Q5饱和导通，CPU 17的电平通过Q5接地，PWM停止输出，并且单元停止工作；当浪涌脉冲通过时，Q5的基极为低电平，Q5结束，CPU 17的电平通过Q5到gro und，然后CPU重新启动发出加热命令.

零交叉检测当正弦波电源电压处于上下半周期时，由D17，D18和整流桥DB的两个内部AC输入端子组成的桥式整流电路产生的脉动DC电压接地限制由R40限制. 此后，由C33，R39和C32组成的π型滤波器的滤波电压以及被R38分压的电压形成与电源中零交叉点同步的方波信号. CPU 6.更改并做出相应的动作指令. 锅底部的温度监控电路将加热锅底部的温度通过玻璃陶瓷板传递到靠近玻璃板底部的负温度系数热敏电阻，电阻值的变化间接反映了电热锅的温度变化/电阻值参见热敏电阻温度指数表），热敏电阻的电压变化和R4分压点实际上反映了热敏电阻的电阻值的变化，即电热锅的温度变化， CPU 8引脚通过监视. 电压变化时，发出相应的动作命令: （1）使用恒温功能时，控制加热命令，并且被加热物体的温度在指定范围内恒定. （2）当炊具温度高于270℃时，立即停止加热，并报告信息（请参阅故障代码表）. （3）当锅是空的时，加热立即停止，并报告信息（请参见故障代码表）. （4）当热敏电阻开路或短路时，发出不启动命令，并报告相关信息（请参见故障代码表）.

由IGBT温度监控电路中的IGBT产生的温度通过散热器传输到靠近它的负温度系数热敏电阻TH. 电阻值的变化间接反映了IGBT的温度变化（温度/电阻值）（请参见热敏电阻温度指数表），热敏电阻和R8分压器的电压变化实际上反映了热敏电阻的变化，即，IGBT的温度变化，CPU通过监视电压的变化来做出相应的变化. 操作命令: （1）当IGBT结温高于90℃时，调整PWM输出以使IGBT结温≤90℃ . 当由于某种原因（例如，散热系统故障）而导致IGBT结温高于95（2）℃时，立即停止加热，并报告信息（有关详细信息，请参阅故障代码表）. （3）当热敏电阻TH开路或短路时，发出不启动命令并报告相关信息（有关详细信息，请参见故障代码表）. （4）如果在关闭期间IGBT温度> 50℃，CPU将发送风扇以继续运行命令，直到温度<50℃为止（如果温度仍> 50℃，则继续运行30秒以上，风扇停止；在风扇延迟运行期间，按1辅助关机按钮可以关闭风扇）. （5）电磁炉刚启动时，当测量的环境温度<0℃时，CPU调用低温监控模式加热1分钟，然后在30秒后切换到正常监控模式以防止电路零件因低温偏离标准值而发生变化. 损坏电磁炉.

散热系统将IGBT和整流器BG粘附到散热器上，风扇入口和出口通过电磁炉形成的气流将热量散发到散热器上以及当诸如卷盘L1和加热锅辐射到. 电磁炉中的热量排到电磁炉外部. 当CPU 15引脚发送风扇运行命令时，引脚15输出高电平，电压通过R27发送到Q3的基极，Q3饱和并导通，VCC电流流经风扇，Q3接地，风扇奔跑当CPU发出风扇停止​​命令时，引脚15输出低电平，Q3结束，风扇停止，因为没有电流流过. 主电源AC220V 50 / 60Hz电源经过保险丝FUSE，然后经过由RZ，C1和共模线圈L1组成的滤波电路（针对EMC传导问题进行了设置，请参见注释），然后经过电流互感器连接到桥式整流器BG，产生的脉动直流电压通过扼流圈提供给主电路. AC1和AC2两端的电压不仅被发送到辅助电源，而且还通过印刷在PCB上的保险丝被发送. 它被发送到D1和D2进行整流以获得脉动直流电压以进行测试. 注意: 由于中国大陆目前不建议电磁炉必须经过强制性电磁兼容性（EMC）认证，因此，由于成本原因，大多数家用产品未安装CY1和CY2，L1被跳线代替了，但基本上不影响电磁炉的使用. 性能.

辅助电源AC220V 50 / 60Hz电压连接到变压器的初级线圈，两个次级绕组分别产生12V和18V的AC电压. 12V AC电压由D19〜D22组成的桥式整流电路整流，并由C37滤波. 在C37上获得的DC电压VCC不仅被提供给冷却风扇，而且还由V8三端稳压器IC稳定并由C38滤波，从而产生+ 5V的电压. 控制电路使用该电压. 18V AC电压由D15组成的半波整流电路整流，经C26滤波，然后通过Q9，R33，DW9，C27和C28组成的串联型稳压滤波器电路，以产生+ 18V电压供IC2和IGBT励磁电路使用. 当警报电路发出通知声音时，CPU1引脚向蜂鸣器BZ1输出5V的脉冲信号电压和4KHz的频率，这会使BZ1发出通知声音.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-189728-1.html