电磁炉工作原理分析与讲解（多图教程）

电磁炉基本原理介绍
 1.电磁炉加热和工作原理简介；
 2.电磁炉主要元件介绍；
 3.电磁炉电路各模块原理讲解； 

1.电磁炉加热和工作原理简介
 1.1电磁炉加热和工作原理简介；
 1.2 电磁炉原理方框图；
 1.3 LC振荡电路；

1.1电磁炉加热和工作原理简介

1.2 电磁炉原理方框图

1.3 LC振荡电路示意图

2.电磁炉主要元件介绍

 2.1 QF808单片机简介；
 2.2 RS2007M整流桥介绍；
 2.3 LM339集成电路介绍；
 2.4 IGBT简介；
 2.5 74HC164移位寄存器介绍；

2.1 QF808单片机简介
          QF808为前锋和台湾中颖共同研发的一款单片机，存储器大小为64K bits ROM，里面集成5个比较器，6通道8位ADC转换，2个8位定时计数器，8位高速PWM脉冲输出，内部频率复合放大器，在线振荡时钟电路，在线看门狗定时器，采用低电压复位；

2.2 RS2007M整流桥介绍；
        电压输入范围为50到1000V，承受电流最大为20A；特点为输出电流大，抗大电流冲击能力强，能承受较高的峰值反向电压； 

2.3 LM339集成电路介绍
          LM339内置四个翻转电压为6mV的电压比较器,当电压比较器输入端电压正向时(+输入端电压高于-入输端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管截止, 此时输出端相当于开路; 当电压比较器输入端电压反向时(-输入端电压高于+输入端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管导通, 将比较器外部接入输出端的电压拉低,此时输出端为0V。

2.4 IBGT简介

         绝缘栅双极晶体管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压高速大功率器件；IGBT有三个电极，分别称为栅极G(也叫控制极或门极) 、集电极C(亦称漏极)及发射极E(也称源极)，将场效应管作为推动管，大功率达林顿管作为输出级就构成了IGBT开关管；
 
2.5 74HC164移位寄存器介绍
          74HC164为8位移位寄存器，现有电磁炉的面板显示项目较多，对单片机端口要求叫多，而现有单片机端口有限，为了达到显示电路的控制，现需要采用移位寄存器来扩展控制口；74HC164是8为串行输入并行输出单向移位寄存器；A，B为串行码输入端，MR为清零输入端，CLJ为时钟脉冲的输入端，IC随着时钟脉冲上升沿的到来，A，B相与后状态依次由Q0移向Q7；
 如下图：

3.电磁炉电路各模块原理讲解

3.1 EMC防护电路和整流电路
3.2 高频谐振电路
3.3 驱动电路
3.4 同步电路及反压保护电路
3.5 温度检测电路
3.6 高低电压监测电路
3.7 电压浪涌保护电路
3.8 电流浪涌保护电路
3.9 电流检测电路
3.10 风扇电路蜂鸣器电路
3.11 电源电路
3.12 按键电路
3.13 显示电路

3.1 EMC防护电路和整流电路

           FUSE1为保险管，其规格为15A/250V,此款电磁的最高功率为2100W，AC220V其工作的最大电流为9.6A，正常状态下，不会超过保险管的正常值。电路发生异常时，如IGBT击穿，电流猛增，超过保险管的工作极限值，保管熔断，保护其他电路。C001电容的作用是EMC防护，该电容能防止电磁炉产生的高频干扰窜入电网我，干扰其他电器，又防止市电中的干扰脉冲窜入电磁炉电路，影响其工作。CNR002是压敏电阻只要外部输入电压峰值超过压敏电阻的标称耐压值，压敏电阻立即击穿，保险管熔断，保护后级电路免于过压损坏。整流桥的作用将AC220V整流成脉动直流。

  
3.2 高频谐振电路
   市电经DR001整流后经L001加到由C003，IGBT，线盘QF-20FR，C005组成的高频谐振回路中，具体谐振过程参考谐振第一章谐振波形。ZD801为IGBT，G基电压保护稳压二极管，保证IGBT的驱动电压不超过稳压值。此电路选用16V稳压

3.3 驱动电路

      驱动方波直接由单片机的3脚输出，当单片机输出高电平时，Q803饱和导通Q801，Q802基极电压为低电平，Q801三极管截止，Q802为射随放大电路，基极为低，发射极为低。IGBT，G为低电平，IGBT截止;当单片机输低电平时Q803截止， +15V经R29加到Q801，Q802基极，Q802三极管截止，Q801三极管导通，15V电压经Q801加到IGBT，G极。单片机根据不同的功率，输出不同占空比的电压方波信号，Q803，Q802，Q801重复上述过程；

3.4 同步电路及反压保护电路

1. 同步：在不同功率状态下IGBT的驱动信号应当与加热线盘的状态保持协调（保持IGBT，C极为低电平时，IGBT才导通），完成协调任务的电路常称之为同步电路。当IGBT管饱和导通时加热线圈两端的电压极性为A1+，A2-，正电压经R005，与R301，R302分压后加到单片20脚，负电压经过R001，R003与R304分压后加到单片机19脚;IGBT截止时，线盘电流不能突变，给电容C3充电，线盘A2+，A1-，加在单片19脚，20脚电压反转，单片机根据19脚20脚电压的变化，输出PWM驱动信号；
2. 反压保护电路，当IGBT，C极电压高于IGBT极限值时（1200V）IGBT很容易损坏。电路在设计时加了保护电路。当C极过高时，通过R001，R305与R306分压后送给单片机，18脚的电压也随着升高，单片机检测到此信号时，PWM输出做调整（降功率或停止加热）以保护IGBT不会过压损坏。

3.5 温度检测电路

      加热锅具底部的温度透过微晶玻璃板传至紧贴玻璃板底的负温度系数热敏电阻,该电阻阻值的变化也是热敏电阻与R730分压点的电压变化,即加热锅具的温度变化, 单片机12脚通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:(1) 定温功能时,控制加热指令,另被加热物体温度恒定在指定范围内；(2) 当锅具干烧时,加热立即停止, 并显示故障代码；(3) 当温度主传感器开路时，电磁炉工作延迟1分钟后，关闭功率输出；IGBT产生的温度透过散热片传至紧贴其上的负温度系数热敏电阻RT1,该电阻阻值的变化间接反影了IGBT的温度变化,热敏电阻与R720分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即IGBT的温度变化, 单片机通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:当系统检测功率管（IGBT）温度过高（110±10℃）时，电磁炉关闭功率输出；

3.6 高低电压监测电路

     AC220V由D101、D102整流的脉动直流电压通过R101，再经过C101、R102，R103滤波器进行滤波后的电压，送单片机10脚,根据监测该电压的变化，CPU会自动作出各种动作指令。
  1 高电压保护：当电源电压高于265V～285V时保护，电磁炉关闭功率输出；相应的功能指示灯常亮，数码管显示“E3”故障代码，无鸣叫。当电源电压降至到265V～253V时，电磁炉正常工作、恢复显示正常。
  2 低电压保护：当电源电压在低于165V～140V时保护，电磁炉关闭功率输出，相应的功能指示灯常亮，数码管显示“E4”故障代码，蜂鸣器不鸣叫。当电源电压升至到165V～178V时‚电磁炉正常工作，恢复正常显示。

3.7 电压浪涌保护电路
      当正弦波电源电压处于上下半周时, 由D101，D102二极管组成的桥式整流电路产生的脉动直流电压，当电源突然有浪涌电压输入时,此电压通过R603、C601耦合,再经过R609分压，R606限流后，通过D601二极管加到单片机1脚，单片机检测到有浪涌电压时关闭PWM输出。停止加热。浪涌电压过后，恢复正常加热；

3.8 电流浪涌保护电路

　　当浪涌电压通过IGBT时，康铜丝的电流增大，康铜丝两端压差增大，负压经R010加到LM358，2脚反相输入端。LM358，R011组成放大器，将负压放大并转换极性。此电压使D603导通，经R014加到单片机的1脚。单片机检测到有浪涌电压时关闭PWM输出。停止加热。浪涌电压过后，恢复正常加热。

3.9 电流检测电路

      当大功率时，流经康铜比的电流也大，康铜丝两端压差也大，此电压经LM358与R016组成的放大电路放大后经R017送到单片机的16脚。当小功率加热时，流经康铜丝的电流也小，康铜丝两端的压差减小，经LM358放大后的电压也低，送入单片机16脚的电压也变低。单片机根据16输入的电压判断整机电流是否正常。VR1可调电阻，用于调节此电压的高低，用于功率调整。C010，C015为滤波电容，使输入单片机的电压不受杂波干扰。[Page]

3.10 风扇电路蜂鸣器电路

      将IGBT及整流器BD1紧贴于散热片上,利用风扇运转通过电磁炉进、出风口形成的气流将散热片上的热及线盘L1等零件工作时产生的热、加热锅具辐射进电磁炉内的热排出电磁炉外。单片机6脚发出风扇运转指令时,6脚输出高电平,电压通过R404送至Q401基极, Q401饱和导通,VCC18V电流流过风扇Q401至地。风扇运转; 单片机发出风扇停转指令时,6脚输出低电平,Q1截止,风扇因没有电流流过而停转。为节约单片机的I/O口资源，风扇电路与蜂鸣器电路共用6脚当蜂鸣器发出鸣叫时，6脚一般输出幅度为5V、频率3.8KHz的脉冲信号电压至蜂鸣器BUZ1,令BUZ1发出报知响声，此时风扇半速运转。


3.11 电源电路

AC220V 50/60Hz电压接入变压器初级线圈,次级两绕组分别产生13.5V和23V交流电压。13.5V交流电压由D3~D6组成的桥式整流电路整流、C37滤波,在C37上获得的直流电压VCC除供给散热风扇使用外,还经由IC1三端稳压IC稳压、C38滤波,产生+5V电压供控制电路使用。23V交流电压由D7~D10组成的桥式整流电路整流、 C34滤波后, 再通过由Q4、R7、ZD1、C35、C36组成的串联型稳压滤波电路,产生+22V电压供运放和IGBT激励电路使用。

3.12 按键电路

该机未采用常见的矩阵扫描方式输入操作指令，而是采用了电平比较的方式，大大节约了单片机I/O端口。单片机9脚接收电平比较信号，单片机根据此电压值来计算执行指令。该电平比较方式有一个弊端，就是某个按键漏电或短路时，会出现功能紊乱现像或者缺少某功能现像，在维修时要注意此现像。

3.13 显示电路

显示电路的功能是把电磁炉的工作情况的即时信息通过LED进行显示，使操作更加直观，单片机输出的数据信号通过CON8排线连接到操作显示电路板，显示驱动主要由集成电路74L164及外围元件组成。