電磁爐原理分析及講解(多圖基礎(chǔ)教程)

1、電磁爐基本原理介紹 1.電磁爐加熱和工作原理簡(jiǎn)介； 2.電磁爐主要元件介紹； 3.電磁爐電路各模塊原理講解； 1.電磁爐加熱和工作原理簡(jiǎn)介 1.1電磁爐加熱和工作原理簡(jiǎn)介； 1.2 電磁爐原理方框圖； 1.3 LC振蕩電路；1.1電磁爐加熱和工作原理簡(jiǎn)介1.2 電磁爐原理方框圖1.3 LC振蕩電路示意圖2.電磁爐主要元件介紹 2.1 QF808單片機(jī)簡(jiǎn)介； 2.2 RS2007M整流橋介紹； 2.3 LM339集成電路介紹； 2.4 IGBT簡(jiǎn)介； 2.5 74HC164移位寄存器介紹

2、；2.1 QF808單片機(jī)簡(jiǎn)介          QF808為前鋒和臺(tái)灣中穎共同研發(fā)的一款單片機(jī)，存儲(chǔ)器大小為64K bits ROM，里面集成5個(gè)比較器，6通道8位ADC轉(zhuǎn)換，2個(gè)8位定時(shí)計(jì)數(shù)器，8位高速PWM脈沖輸出，內(nèi)部頻率復(fù)合放大器，在線振蕩時(shí)鐘電路，在線看門(mén)狗定時(shí)器，采用低電壓復(fù)位； 2.2 RS2007M整流橋介紹；        電壓輸入范圍為50到1000V，承受電流最大為20A；特點(diǎn)為輸出電流大，抗大電流沖擊能力強(qiáng)，能

3、承受較高的峰值反向電壓； 2.3 LM339集成電路介紹          LM339內(nèi)置四個(gè)翻轉(zhuǎn)電壓為6mV的電壓比較器,當(dāng)電壓比較器輸入端電壓正向時(shí)(+輸入端電壓高于-入輸端電壓), 置于LM339內(nèi)部控制輸出端的三極管截止, 此時(shí)輸出端相當(dāng)于開(kāi)路; 當(dāng)電壓比較器輸入端電壓反向時(shí)(-輸入端電壓高于+輸入端電壓), 置于LM339內(nèi)部控制輸出端的三極管導(dǎo)通, 將比較器外部接入輸出端的電壓拉低,此時(shí)輸出端為0V。 2.4 IBGT簡(jiǎn)介      

4、   絕緣柵雙極晶體管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)簡(jiǎn)稱IGBT,是一種集BJT的大電流密度和MOSFET等電壓激勵(lì)場(chǎng)控型器件優(yōu)點(diǎn)于一體的高壓高速大功率器件；IGBT有三個(gè)電極，分別稱為柵極G(也叫控制極或門(mén)極) 、集電極C(亦稱漏極)及發(fā)射極E(也稱源極)，將場(chǎng)效應(yīng)管作為推動(dòng)管，大功率達(dá)林頓管作為輸出級(jí)就構(gòu)成了IGBT開(kāi)關(guān)管； 2.5 74HC164移位寄存器介紹          74HC164為8位移位寄存器，現(xiàn)有電磁爐的面板顯示

5、項(xiàng)目較多，對(duì)單片機(jī)端口要求叫多，而現(xiàn)有單片機(jī)端口有限，為了達(dá)到顯示電路的控制，現(xiàn)需要采用移位寄存器來(lái)擴(kuò)展控制口；74HC164是8為串行輸入并行輸出單向移位寄存器；A，B為串行碼輸入端，MR為清零輸入端，CLJ為時(shí)鐘脈沖的輸入端，IC隨著時(shí)鐘脈沖上升沿的到來(lái)，A，B相與后狀態(tài)依次由Q0移向Q7； 如下圖：3.電磁爐電路各模塊原理講解3.1 EMC防護(hù)電路和整流電路3.2 高頻諧振電路3.3 驅(qū)動(dòng)電路3.4 同步電路及反壓保護(hù)電路3.5 溫度檢測(cè)電路3.6 高低電壓監(jiān)測(cè)電路3.7 電壓浪涌保護(hù)電路3.8 電流浪涌保護(hù)電路3.9 電流檢測(cè)電路3.10 風(fēng)扇電路蜂鳴器電路3.11 電源電路

6、3.12 按鍵電路3.13 顯示電路3.1 EMC防護(hù)電路和整流電路           FUSE1為保險(xiǎn)管，其規(guī)格為15A/250V,此款電磁的最高功率為2100W，AC220V其工作的最大電流為9.6A，正常狀態(tài)下，不會(huì)超過(guò)保險(xiǎn)管的正常值。電路發(fā)生異常時(shí)，如IGBT擊穿，電流猛增，超過(guò)保險(xiǎn)管的工作極限值，保管熔斷，保護(hù)其他電路。C001電容的作用是EMC防護(hù)，該電容能防止電磁爐產(chǎn)生的高頻干擾竄入電網(wǎng)我，干擾其他電器，又防止市電中的干擾脈沖竄入電磁爐電路，影響其工作。CNR002是壓敏電阻只要

7、外部輸入電壓峰值超過(guò)壓敏電阻的標(biāo)稱耐壓值，壓敏電阻立即擊穿，保險(xiǎn)管熔斷，保護(hù)后級(jí)電路免于過(guò)壓損壞。整流橋的作用將AC220V整流成脈動(dòng)直流。  3.2 高頻諧振電路   市電經(jīng)DR001整流后經(jīng)L001加到由C003，IGBT，線盤(pán)QF-20FR，C005組成的高頻諧振回路中，具體諧振過(guò)程參考諧振第一章諧振波形。ZD801為IGBT，G基電壓保護(hù)穩(wěn)壓二極管，保證IGBT的驅(qū)動(dòng)電壓不超過(guò)穩(wěn)壓值。此電路選用16V穩(wěn)壓；3.3 驅(qū)動(dòng)電路      驅(qū)動(dòng)方波直接由單片機(jī)的3腳輸出，當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，Q803飽和導(dǎo)通Q8

8、01，Q802基極電壓為低電平，Q801三極管截止，Q802為射隨放大電路，基極為低，發(fā)射極為低。IGBT，G為低電平，IGBT截止;當(dāng)單片機(jī)輸?shù)碗娖綍r(shí)Q803截止， +15V經(jīng)R29加到Q801，Q802基極，Q802三極管截止，Q801三極管導(dǎo)通，15V電壓經(jīng)Q801加到IGBT，G極。單片機(jī)根據(jù)不同的功率，輸出不同占空比的電壓方波信號(hào)，Q803，Q802，Q801重復(fù)上述過(guò)程；3.4 同步電路及反壓保護(hù)電路1. 同步：在不同功率狀態(tài)下IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)當(dāng)與加熱線盤(pán)的狀態(tài)保持協(xié)調(diào)（保持IGBT，C極為低電平時(shí)，IGBT才導(dǎo)通），完成協(xié)調(diào)任務(wù)的電路常稱之為同步電路。當(dāng)IGBT管飽和導(dǎo)通時(shí)加

9、熱線圈兩端的電壓極性為A1+，A2-，正電壓經(jīng)R005，與R301，R302分壓后加到單片20腳，負(fù)電壓經(jīng)過(guò)R001，R003與R304分壓后加到單片機(jī)19腳;IGBT截止時(shí)，線盤(pán)電流不能突變，給電容C3充電，線盤(pán)A2+，A1-，加在單片19腳，20腳電壓反轉(zhuǎn)，單片機(jī)根據(jù)19腳20腳電壓的變化，輸出PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；2. 反壓保護(hù)電路，當(dāng)IGBT，C極電壓高于IGBT極限值時(shí)（1200V）IGBT很容易損壞。電路在設(shè)計(jì)時(shí)加了保護(hù)電路。當(dāng)C極過(guò)高時(shí)，通過(guò)R001，R305與R306分壓后送給單片機(jī)，18腳的電壓也隨著升高，單片機(jī)檢測(cè)到此信號(hào)時(shí)，PWM輸出做調(diào)整（降功率或停止加熱）以保護(hù)IGBT不會(huì)

10、過(guò)壓損壞。3.5 溫度檢測(cè)電路      加熱鍋具底部的溫度透過(guò)微晶玻璃板傳至緊貼玻璃板底的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,該電阻阻值的變化也是熱敏電阻與R730分壓點(diǎn)的電壓變化,即加熱鍋具的溫度變化, 單片機(jī)12腳通過(guò)監(jiān)測(cè)該電壓的變化,作出相應(yīng)的動(dòng)作指令:(1) 定溫功能時(shí),控制加熱指令,另被加熱物體溫度恒定在指定范圍內(nèi)；(2) 當(dāng)鍋具干燒時(shí),加熱立即停止, 并顯示故障代碼；(3) 當(dāng)溫度主傳感器開(kāi)路時(shí)，電磁爐工作延遲1分鐘后，關(guān)閉功率輸出；IGBT產(chǎn)生的溫度透過(guò)散熱片傳至緊貼其上的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT1,該電阻阻值的變化間接反影了IGBT的溫度變化,

11、熱敏電阻與R720分壓點(diǎn)的電壓變化其實(shí)反影了熱敏電阻阻值的變化,即IGBT的溫度變化, 單片機(jī)通過(guò)監(jiān)測(cè)該電壓的變化,作出相應(yīng)的動(dòng)作指令:當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)功率管（IGBT）溫度過(guò)高（110±10）時(shí)，電磁爐關(guān)閉功率輸出；3.6 高低電壓監(jiān)測(cè)電路     AC220V由D101、D102整流的脈動(dòng)直流電壓通過(guò)R101，再經(jīng)過(guò)C101、R102，R103濾波器進(jìn)行濾波后的電壓，送單片機(jī)10腳,根據(jù)監(jiān)測(cè)該電壓的變化，CPU會(huì)自動(dòng)作出各種動(dòng)作指令。  1 高電壓保護(hù)：當(dāng)電源電壓高于265V285V時(shí)保護(hù)，電磁爐關(guān)閉功率輸出；相應(yīng)的功能指示燈常亮，數(shù)碼

12、管顯示“E3”故障代碼，無(wú)鳴叫。當(dāng)電源電壓降至到265V253V時(shí)，電磁爐正常工作、恢復(fù)顯示正常。  2 低電壓保護(hù)：當(dāng)電源電壓在低于165V140V時(shí)保護(hù)，電磁爐關(guān)閉功率輸出，相應(yīng)的功能指示燈常亮，數(shù)碼管顯示“E4”故障代碼，蜂鳴器不鳴叫。當(dāng)電源電壓升至到165V178V時(shí)電磁爐正常工作，恢復(fù)正常顯示。3.7 電壓浪涌保護(hù)電路      當(dāng)正弦波電源電壓處于上下半周時(shí), 由D101，D102二極管組成的橋式整流電路產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電壓，當(dāng)電源突然有浪涌電壓輸入時(shí),此電壓通過(guò)R603、C601耦合,再經(jīng)過(guò)R609分壓，R606限流后，通

13、過(guò)D601二極管加到單片機(jī)1腳，單片機(jī)檢測(cè)到有浪涌電壓時(shí)關(guān)閉PWM輸出。停止加熱。浪涌電壓過(guò)后，恢復(fù)正常加熱；3.8 電流浪涌保護(hù)電路當(dāng)浪涌電壓通過(guò)IGBT時(shí)，康銅絲的電流增大，康銅絲兩端壓差增大，負(fù)壓經(jīng)R010加到LM358，2腳反相輸入端。LM358，R011組成放大器，將負(fù)壓放大并轉(zhuǎn)換極性。此電壓使D603導(dǎo)通，經(jīng)R014加到單片機(jī)的1腳。單片機(jī)檢測(cè)到有浪涌電壓時(shí)關(guān)閉PWM輸出。停止加熱。浪涌電壓過(guò)后，恢復(fù)正常加熱。3.9 電流檢測(cè)電路      當(dāng)大功率時(shí)，流經(jīng)康銅比的電流也大，康銅絲兩端壓差也大，此電壓經(jīng)LM358與R016組成的放大

14、電路放大后經(jīng)R017送到單片機(jī)的16腳。當(dāng)小功率加熱時(shí)，流經(jīng)康銅絲的電流也小，康銅絲兩端的壓差減小，經(jīng)LM358放大后的電壓也低，送入單片機(jī)16腳的電壓也變低。單片機(jī)根據(jù)16輸入的電壓判斷整機(jī)電流是否正常。VR1可調(diào)電阻，用于調(diào)節(jié)此電壓的高低，用于功率調(diào)整。C010，C015為濾波電容，使輸入單片機(jī)的電壓不受雜波干擾。3.10 風(fēng)扇電路蜂鳴器電路      將IGBT及整流器BD1緊貼于散熱片上,利用風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)電磁爐進(jìn)、出風(fēng)口形成的氣流將散熱片上的熱及線盤(pán)L1等零件工作時(shí)產(chǎn)生的熱、加熱鍋具輻射進(jìn)電磁爐內(nèi)的熱排出電磁爐外。單片機(jī)6腳發(fā)出風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)

15、指令時(shí),6腳輸出高電平,電壓通過(guò)R404送至Q401基極, Q401飽和導(dǎo)通,VCC18V電流流過(guò)風(fēng)扇Q401至地。風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn); 單片機(jī)發(fā)出風(fēng)扇停轉(zhuǎn)指令時(shí),6腳輸出低電平,Q1截止,風(fēng)扇因沒(méi)有電流流過(guò)而停轉(zhuǎn)。為節(jié)約單片機(jī)的I/O口資源，風(fēng)扇電路與蜂鳴器電路共用6腳當(dāng)蜂鳴器發(fā)出鳴叫時(shí)，6腳一般輸出幅度為5V、頻率3.8KHz的脈沖信號(hào)電壓至蜂鳴器BUZ1,令BUZ1發(fā)出報(bào)知響聲，此時(shí)風(fēng)扇半速運(yùn)轉(zhuǎn)。3.11 電源電路AC220V 50/60Hz電壓接入變壓器初級(jí)線圈,次級(jí)兩繞組分別產(chǎn)生13.5V和23V交流電壓。 13.5V交流電壓由D3D6組成的橋式整流電路整流、C37濾波,在C37上獲得的直流電壓VCC除供給散熱風(fēng)扇使用外,還經(jīng)由IC1三端穩(wěn)壓IC穩(wěn)壓、C38濾波,產(chǎn)生+5V電壓供控制電路使用。 23V交流電壓由D7D10組成的橋式整流電路整流、 C34濾波后, 再通過(guò)由Q4、R7、ZD1、C35、C36組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓濾波電路,產(chǎn)生+22V電壓供運(yùn)放和IGBT激勵(lì)電路使用。3.12 按