电磁炉工作原理详解

((((原创原创原创原创))))电磁炉工作原理详解电磁炉工作原理详解电磁炉工作原理详解电磁炉工作原理详解 （2009年 4月 16日 李平权 ） 此文为本人原创自撰，不当之处还望海涵。 一、主振荡回路 它由 IGBT1、C4、OUT1 和 OUT2 之间所接的线盘构 成。 其作用是在线盘中形成变化的振荡电流。 当 IGBT1的G极有驱动电压时，IGBT1饱和导通，由 300V---线圈---D级----S级形成通路，使线圈储存电能； 当 IGBT1的 G极无驱动电压时，IGBT1 完全截止，线 圈上电能由 OUT2---C4右 ----C4左---OUT1---线圈 ---- OUT2向 C4冲电；当C4上的电压冲到最高时，此时 C4 上的电压通过C4右---OUT2---线圈---OUT1---C4左通路 放电。当 C4上的电压放电到最低时，G极通过控制电 路后的又一个驱动电压会到来，再次使 IGBT1导通。 如此周而复始，线圈上就形成了方向变化的振荡电流。 二、IGBT 驱动电路 它 由 Q300 、 Q301 、 R300~R303、D300构成。 当 B 点有正方波脉冲到来 时，Q301导通，Q300截止， 由 18V---Q301C 极 ---Q301E 极 ---R302---D 点 ----R301---- G 点----IGBT 管的 G 极 ---- IGBT 管的 S 极-----地，通过 这条通路给 IGBT 管 G极注 入一个约 17V左右的正向驱 动电压，使 IGBT1饱和导通； 当 B点有负方波脉冲到来时，Q301截止，Q300导通，D点失去电压， IGBT 管 G极注入 的电压消失，使 IGBT1管迅速截止。 注：这里 R303的作用是给 B点提供一个偏置电压，使 Q300、Q301能够迅速导通或截止。 R302、R301是限流电阻，根据功率的不同这两个电阻尤其是 R301选用阻值有所不同，R300 是用防止输入的驱动电压过高而设的，有的在它两端还关联有一只 15V~18V的稳压二极管， 其作用与此相同。值得一提的是，IGBT管导通期间，注入 G级的电 压不得低于 15V，否则 IGBT管会因驱动不足致过热损耗而击穿。 三、驱动方波脉冲形成电路 它由 U2D的 10、11、13脚构成，其作用是形成用于驱动对管的方波脉冲。 它是将从 10脚送来的已削波锯齿波脉冲与从 11脚送来的 PWM信号进行比较整形后， www.plcworld.cn 从 13脚输出得到近似于方波的脉冲信 号，供驱动对管使用。 其 11脚信号是从 CPU的 PWM输出端子 经 R414、R410得到。 四、锯齿波形成电路 它由 R418、R412、C403、D400构成，不同的机 型此电路有所不同。 它的工作频率受 CPU 送来的试探脉冲进行跟踪， 还受U2C的14脚输出的同步检锅脉冲控制和进行 波形修正，经CPU检测认为正确后然后才从 CPU 输出相应的 PWM脉冲。 这里的 D400还起到对形成的锯齿波进行限幅，削 去脉冲尖顶的作用。使之形成的波形为近似方波， 五、同步检锅脉冲形成电路 它由 R401、R402、R404~R408、R416、R417、C400~C402、U2C 的 8、9、14脚构成，其 作用是输出同步检锅信号。 正常情况下，9脚直流电压比 8脚电压高，14脚就输出高电平，由于9脚工作时在直流电压 上加有一个变化的电压（来自于 IGBT 管上变化的电流），14脚输出的高电平就同时叠加有 一个变化的电压，此高电平电压去对后面的锯齿波形成振荡电路进行波形修正，输出开关方 波脉冲。最终去控制 IGBT 管的工作开关同步。 注：此电路除对 IGBT管进行开关同步外，还通过脉冲计数的方式对 锅的有无进行检测，有人会问，锅检电路是由功率调节电路来实现的，其实不完全是， 功率调节电路是对锅的大小、厚薄进行检测的，也就是只检测电流的大小，进而对电磁炉的 功率实现自动调节。 六、上电延时保护电路及开关机电路 www.plcworld.cn 它由 Q201、R209、R210、R219、D205、Q200、R214、R208、R211、R212构成，其作用 是插上电源瞬间及关机时能够让 IGBT 管可靠截止。 当插上电源时，由300V经 R209、R210、D205向 Q201注入一个高电平，Q201导通，驱动 对管 B极电压经 Q201的 C、E极短路到地，而使 IGBT 管截止，同时由于 5V形成后，CPU 输出待机低电平，经R208加到 Q200的 B极的电压为低电平，Q200截止，Q201饱和导通， 同样达到使 IGBT 管截止的目的。 开机时，CPU输出开机高电平到A点，经R208加到 Q200的 B极，使Q200导通，因R214 阻值较小，Q201B极电压被拉低到导通电平以下，Q201截止，其任务全部交给检测电路和 功率控制电路。若检测到电路正常，IGBT 工作，若不正常，则 CPU输出关机指令低电平， 再次让 Q201导通达到保护的目的。 注：图中标示的 INT浪涌中断实际上连接的是 CPU的开关机端口（即 待机控制端子）。 七、浪涌保护电路： 它由 R203~R207、R213~R218、C201~C207、D204、D206、U2B的 6、7、1脚构成。 正常时，300V经 R203、R204、D204、R206、R218加到 6脚的电压比 7脚电压低，1脚输 出高电平，此时 D206截止，CPU输出的开关机信号不受影响，电磁炉正常工作； 当电源有浪涌电压冲击时，300V经 R203、R204、D204、R206、R218加到 6脚的电压会上 升，当6脚电压高于 7脚基准电压时，1脚输出低电平，此时D206导通，将CPU输出的开 机高电平钳位到，使R208、R211分压后加到 Q200的电压低于导通电压，Q200截止，Q201 饱和导通，切断 IGBT 管的驱动级输入电压，使 IGBT 管截止。 www.plcworld.cn 八、反压保护电路（又称反蜂压保护电路或反蜂高压保护电路） 它由 IGBT 管D极取样电路及U2A 的 4、5、2脚组成。 其作用是防止 IGBT 管因反蜂电压过高（也就是常说的反蜂脉冲过高）而击穿。 正常时，由同步取样电路送到 4脚电压比 5脚电压低，2脚输出高电平，此时对U2D 的 11 脚送来的 PWM脉冲电压没有影响，电磁炉正常工作； 当电流过大或某种原因使反蜂电压增高时，当4脚取得的脉冲电压高于 5脚电压时，2脚输 出低电平，通过 R411将U2D 的 11脚送来的 PWM脉冲电压幅度减小，使电磁炉输出功率 降低，达到保护 IGBT 管的目的。 九、电流检测电路 它由电流检测取样变压器（俗称比流器）CT1、R100、D100~D103、VR1、R301构成。 其主要作用是将 IGBT 的工作电流转化为电压信号加到 CPU，通过 CPU对此电压进行处理 后，去控制 PWM信号的幅度，从而自动调节 IGBT 管的工作电流。 CT1 初级流过的交变电流在次级端感应出一个变电压，此电压经 R100 限幅后送到 D100~D103进行整流，再VR1调节后 R301分压后加到 CPU的电流检测端子，CPU通过检 测到的电压与设定电压进行对比，去自动控制 PWM信号的输出大小，达到自动控制 IGBT 管工作电流的目的。有的机型VR1是并接在比流器次级，先调幅度后整流得到检测电压的。 注：此电路除可以调节电流大小以外，还用于对所放锅的大小、厚薄进行检测。 十、输入电压检测电路 此图有误，在实际应用中，R200、R220前端应 各接有一只整流二极管至交流 220V的两个输入 端子上，它由这两个二极管、 R200、R201、 R220、R221、R202、C200 共同组成。其作用 是检测市电输入电压的大小，实现市电过压、 欠压保护。 www.plcworld.cn 市电电压经二极管整流后得到的脉动直流电压，经 R200、R201、R220、R221 降压限流 后，再经 R202分压，C200滤波后得到一个直流取样电压，输入到 CPU的电压检测VIN端 子上，此电压与 CPU内设定的电压进行对比识别，若此电压高于或低于设定电压值时， CPU认为输入的电压过高或过低，待机端子输出关机指令，迫使 IGBT 管停止工作。 十一、炉面、线盘、IGBT 管温度检测电路 它们都是利用负温度系数热敏电阻的特性将工 作温度转换成电压信息，加到 CPU各自的检 测端子上，CPU 检测到此电压信息超过设定 时，通过 CPU 待机控制端子输出关机批令， IGBT 管停止工作。 此电路极其简单，这里不再一一阐述。 十二、散热风扇驱动电路 此电路较为简单。 正常时，CPU的 FAN端子输出高电平，经 R506、R509加到Q501的B极，Q501饱和 导通，VCC的 18V电压全部加到散热风扇 的两端，风扇正常旋转对 IGBT 管的散热 进行散热。 当 CPU的 FAN端子输出低电平 0V时，经 R506、R509加到 Q501的 B极电压消失， Q501截止，风扇两端的电位相同，没有电 压降，风扇停转。 十三、蜂鸣器、系统电路、复位、电源、键盘控制电路，这里不再赘述。 www.plcworld.cn