剖析电磁炉中市电检测单元电路

电磁炉中市电检测单元电路可分为两个方面，一是浪涌检测保护电路，二是过欠压检测保护电路。

　一、市电检测单元电路的特点
　　
　　1.“浪涌”和“过、欠压”产生的原因
　　
　　“浪涌”与雷电感应或大功率设备的启动有直接关系，当市电受到这两个因素的突然冲击时，就会引起电压瞬间强烈地振荡，产生一系列高峰尖波，对电磁炉的安全构成严重威胁。“过、欠压”一般是与市电用电负荷有关系，用电高峰期间，可能导致市电电压过低；用电低谷期间，可能导致市电电压过高，与“浪涌”的最大区别是对市电作用时间长，一般可达数小时。由于“浪涌”和“过、欠压”对电磁炉构成威胁的性质并不一样，因而对单元电路设置和采取的保护措施，也就各有各的特点和方式。

　　2.典型“市电浪涌检测保护电路”的特点
　　
　　该电路如图1所示（引自美的电磁炉）。其有三个明显特点：一是为了使浪涌信号迅速传送到目的地，特设有一个加速电容C15；二是为了争取保护时间，浪涌信号一般不向MCU报告，而是直接通过比较器实现保护作用；三是为了避免浪涌“系列高峰尖波”可能引起比较器输出发生“颤动”，由C18、R43、R45构成具有积分性质的正反馈加到比较器同相输入端，可以保证输出端的稳定输出。另外图中C16在这里主要是对浪涌信号起分压作用。

　　3.典型“V+浪涌检测保护电路”的特点
　　
　　一个具有代表性的该电路如图2所示（引自九阳电磁炉）。该电路的组成及所具有的特点完全与上述典型的市电浪涌检测保护电路相同（参看图1），只是电路的取样点不同，一个在整流桥之前，一个在整流桥之后。多数人员一般不对这两个电路加以区分，不论取样点在哪里，统称“市电浪涌检测保护电路”，只因笔者持有不同观点，所谓的“V+浪涌检测保护电路”，仅是笔者对该单元电路的独家“封号”。

　　4.利用电流互感器取样的“市电浪涌检测保护电路”的特点
　　
　　电路如图3所示（引自爱庭电磁炉）。该电路特点：一是当检测到浪涌信号后，在做出快速反应的同时，为了争取双方面的保护，也向MCU报告；二是与电流取样电路共用互感器CTl次级由D10等组成的桥式整流，既可以获得浪涌信号，同时也使该电路与市电自然隔离。

　　5.典型“市电过/欠压检测保护电路”的特点
　　
　　一个具有代表性的该电路如图4所示（引自九阳电磁炉）。其有三个明显特点，而且与“浪涌”

　　的特点正相反：一是为了消除各种杂波对电路的干扰，特设一个滤波电解电容C33；二是过欠压信号一般只向MCU报告，而不直接参与保护；三是由于取样信号为直流，与浪涌的系列高峰尖波信号大不一样，所以采用具有上、下限的“窗口”比较器。其中多数机型的“窗口”是由MCU内部设定，进行数字处理，少量机型是在MCU外部由两个比较器组成窗口比较器，进行电压比较，如图5所示（引自永兴电磁炉）。当市电电压过高时、“窗口”上限比较器翻转输出低电平；当市电电压过低时，“窗口”下限比较器翻转输出低电平，均使IBGT管停止工作，从而达到保护目的。

　　6.“市电浪涌和过欠压共用检测保护电路”的特点
　　
　　部分机型采用市电浪涌和过欠压共用检测保护电路，如图6所示（引自宾奇电磁炉）。该电路特点：为了获得双功能保护作用，对取样电路进行折中处理，一是去掉了加速电容和滤波电容，二是减少了分压环节，使浪涌信号和过欠压信号都能顺利通过。但是由于取样电路过于简单，会使取样信号的质量和对取样信号要求的准确度受到一定的影响。

　　二、对上述电路的分析与提示
　　
　　1.“V+浪涌”≠“市电浪涌”

　　对于电磁炉其他的检测保护电路（如过欠压、管压、管温、锅温、电流等）的安全性（安全系数）容易控制，例如“市电过欠压”，可将它的取样“窗口”设定在安全区的范围之内，使其留有一定的余量，即使有所超越上、下限，检测保护电路才动作，也不至于使IGBT管损坏。而唯有浪涌检测保护电路的安全性难以控制，因为浪涌信号来势迅猛、且瞬息即逝，这就要求浪涌检测保护电路的动作（响应）一定要快。然而，将浪涌取样点设在整流桥之后，需要借助整个整流桥BR进行整流取样，由于整流桥BR压降损失很大，会使浪涌信号宽度进一步变窄、延时作用进一步增加，对IGBT管的保护极为不利。所以笔者认为“V+浪涌”的保护作用不及“市电浪涌”，二者之间不能画等号。要想使“浪涌”保护动作快，就应该为该单元电路设置完全独立的整流取样电路。

　　2.这是“V+浪涌检测保护电路”而不是“+300V电压检测电路”

　　有些维修资料将图2所示的“V+浪涌检测保护电路”认作是“+300V电压检测电路”，并且认为当“市电电压大幅度升高”时，利用对“市电平均值”的检测来实现对IGBT管的保护。首先根据前面所述，图2所示电路的特点不适宜对“市电平均值”的检测，因为对“市电平均值”检测取的是“直流信号”，一是应将电路中的加速电容C14去掉；二是一定要加上一个滤波电解电容，反倒需要将尖峰波滤掉，以免对电路产生干扰；三是输入的是“直流信号”，所以没有必要对比较器进行稳定输出处理。另外根据笔者对+300V电压测试的一组数据：310V/待机、200V/P1、200V/P2、198V/P3、196V/P4、196V/P5，可以看出待机时电压很高，一般可达310V（100Hz纹波幅度很小，约为2V左右），可是一旦进入工作时，电压立刻大幅度下降至200V以下（100Hz纹波幅度变得很大，约为40V左右），由此可见，即使设置一个真正的“+300V电压检测电路”（即适合对“市电平均值”进行检测的电路），又能起到多大的保护作用？所以应当深入认识这个问题。

　　3.关于“全波整流”取样的说法电路如图4所示。
　　
　　由于市电过欠压保护电路表面上只用两个二极管整流，所以常被说成是“全波整流”取样，如果真的认为这是全波整流，那么这个电路即使在形式上也是走不通的，即市电L线上的电流回不到N线，同理市电N线上的电流回不到L线。实际上是该电路借助整流桥BR接地端的两个整流臂，再加上该电路中的两个二极管，构成真正的“桥式整流”取样，等效电路如图7所示，图中RA、RB代表分压电阻。

　　4.关于“限流降压”取样的说法电路如图6所示。
　　
　　有些机型不用二极管整流，而是用两只阻值很大的电阻代替，常被说成是“限流降压”取样。这样的说法没有错，这两个电阻确实是用来限流降压的，但不借助整流桥BR接地端的两个整流臂，此时电路虽然在形式上能够走通，即市电L线或N线上的电流可以通过两个电阻构成通路，然而在原理上电路却不能工作。所以仍然需要借助整流桥BR接地端的两个整流臂，不过此时构成的是“全波整流+限流降压”取样，为使电路适宜工作，附加条件RL=RNRA+RB，等效电路如图8所示。