电磁炉各单元电路原理详解

来源：极速体育极速体育直播NBA季前赛    发布时间：2023-11-17 08:33:57

  任何一种设备，只要理解、掌握了它的工作原理，那么使用、维修起来就会觉得非常容易。本章中作者主要对所收集的３０多种品牌的电磁炉的各种单元电路进行原理讲解、比较，找出它们之间的差异和相同之处，以帮助读者更好地理解电磁炉各功能电路的工作原理。通过本章所讲内容，读者不仅仅可以对电磁炉各功能电路有比较透彻的理解，同时也能加强识图能力。

  电磁炉的直流３００Ｖ整流电路是电磁炉整机功率输出电路，它与彩电等家用电器的一般开关电源中的直流电源部分电路形式相同，都是将交流２２０Ｖ通过桥式整流电路整流、滤波后获得的。但因电磁炉功率普遍较大，一般为１５００～２６００Ｗ，加之其工作频率较高，目前家用电磁炉工作频率一般为１５～３０ｋＨｚ，因此，该部分电路元器件参数存在比较大差异，并且这部分电路元器件性能上的要求也比较高。同时，由于这部分电路是整机的功率输出电路，故电路元器件的焊点粗大，铜箔也比较宽大；为了增大铜箔的承载流量及利于散热，这部分电路的铜箔上一般均涂敷有大面积焊锡条，有的电磁炉还在铜箔上加焊多股导线，以提高承载电流量。

  图３－１－１所示是九阳ＪＹＣ－２１电磁炉的主电源电路。２２０Ｖ市电经接插件接入电路，为避免因电网故障、人的因素等造成电源电压异常升高而损坏电磁炉，在电磁炉主电路中一般均接有压敏电阻ＺＮＲ，把它作为电磁炉整机过压保护的第一道屏障。

  在电磁炉中，压敏电阻常用的规格型号有１０Ｄ４７１Ｋ、１０Ｄ４３１、１０Ｄ５６１、ＴＶＲ１４４７１、１４Ｎ４７１Ｋ、１４Ｄ４７１、１４Ｄ３９１Ｋ等；压敏电阻的耐压一般为３９０～４７０Ｖ。一旦电网电压出现异常，达到压敏电阻的承压极限，压敏电阻立即会被击穿，将２２０Ｖ交流电源短路，保险丝快速熔断，切断电磁炉整机电源，进而达到保护其他元器件的目的，以避免损失逐步扩大。压敏电阻损坏时一般呈现碎裂状，用肉眼很容易看出。

  电路的干扰，也可防止因电磁炉后级高频成分窜入电网而对电网供电质量产生一定的影响。Ｃ１的容量一般选择为２ｕＦ，耐压为交流２７５Ｖ。在有些电磁炉，如尚朋堂电磁炉中，常在Ｃ１两端并联一只１００～５１０ＫΩ（也有的用几只小阻值的电阻串联而成）的电阻，该电阻的作用是给Ｃ１提供放电回路，以防止电磁炉使用后，拔下电源插头时，Ｃ１残存电量加在插头两端，人体误接触造成触电伤害。为降低成本，有些杂牌机在这部分电路中省略了Ｌ２，甚至是ＺＮＲ。

  交流市电经Ｌ２、Ｃ１滤波后送入桥式整流器ＢＤ，根据电磁炉输出功率的不同，该桥式整流器选择的额定电流一般为１５Ａ、２５Ａ两种，常见的型号有Ｄ１５ＸＢ６０、Ｄ２５ＳＢ８０等。经桥式整流器输出的纹波直流电压再经扼流线组成的典型的ＬＣ滤波电路后，输出静态约３１０Ｖ的直流电压（用数字表测量，显示该电压一般为３１０～３３０Ｖ），该电压直接加在加热线上作为能量转换的主电压。直流滤波电容Ｃ２的容量一般为４～７ｕＦ，如九阳ＪＹＣＰ－１９Ｔ、苏泊尔Ｃ２１Ａ０１／Ｃ２１Ｓ０７、富士宝Ｐ２６０、华尔顿ＷＰ１８０８等均为４ｕＦ，得昕ＴＳ－５８８为７ｕＦ，但大多数为５ｕＦ，耐压为ＡＣ２７５Ｖ／ＤＣ４００Ｖ。

  特别要说明的是，滤波电容Ｃ２不仅起电源滤波作用，同时还是加热线圈盘自感电势的放电回路。当ＩＧＢＴ处于截止状态时，主电路在振荡期间，高频振荡电容Ｃ３上的电荷经Ｃ２、ＩＧＢＴ内部附带的快恢复阻尼二极管至电源负极形成放电的回路。当滤波电容Ｃ２失容时，相当于切断了加热线圈盘的放电回路，电磁炉就会出现过高电压保护等异常工作的现象；同时，因该滤波电容失容，交流市电经桥式整流器整流后的电压无法滤波。由桥式全波整流理论可知，振荡主电源电压约为输入电压的０．９倍，即０．９ｘ２２０Ｖ＝１９８Ｖ，经实际测量大约为２００Ｖ，此时电磁炉会出现电源电压低的故障代码。

  低压直流电源电路是电磁炉中较为重要的电路，此部分电路主要产生专供单片机工作的电源，部分保护电路取样用的＋５Ｖ电源，供电压比较器ＬＭ３３９、散热风扇电机和功率管驱动电压输出级等的＋１８Ｖ电源。也有的电磁炉中还把电压比较器部分的电源用１２Ｖ专门供电。在驱动部分还有的采用２０Ｖ，甚至２３Ｖ供电。该部分电源的产生，在早期电磁炉中均采用先变压器降压，再经二极管整流、电容滤波的形式。

  图３－２－１为澳洲袋鼠ＵＣ１８电磁炉低压直流电路原理图。Ｔ２为带中间抽头的变压器，交流２２０Ｖ电压经Ｔ２降压，经Ｄ１０～Ｄ１３进行桥式整流、电容Ｃ１１滤波后，输出约＋１８Ｖ直流电压给功率ＩＧＢＴ驱动部分及风扇电机提供电源。另外，＋１８Ｖ电源经电阻Ｒ３１限流、稳压二极管ＺＤ２稳压后，产生＋１２Ｖ电压作电压比较器和过压保护的电源。从中间抽头获得的直流电压经Ｃ９、Ｃ１０滤波，ＩＣ６稳压，Ｃ４５、Ｃ４６滤波后产生较为平直的＋５Ｖ直流电压，供单片机、温控电路、开关机控制等电路。

  图３－２－２为得昕ＴＳ－５８８电磁炉低压直流电源原理图。该变压器为双绕组形式，其中一个绕组经二极管Ｄ２６半波整流、电容Ｃ７滤波，再经稳压集成电路Ｑ６稳压后产生＋５Ｖ直流电压，提供单片机电路工作的电源；另一绕组经二极管Ｄ２２～Ｄ２５组成的桥式整流器整流、电容Ｃ２１滤波后，产生约＋２０Ｖ的直流电压。该电压在接通电源时并不工作，只有当按下开机键，单片机得到开机指令后，从１３脚送出一高电平，经电阻Ｒ２８、Ｒ７８及电容Ｃ３３加至三极管Ｑ２的基极，使Ｑ２因正向偏置而导通，其集电极经电阻Ｒ７７接至电源调整三极管Ｑ１３的

  一般而言，变压器式电源工作较为稳定，故障率很低。较为常见的故障是，由于有的用户习惯将电磁炉一直接通市电，而电磁炉的开关只控制整机是否工作，并不控制电源变压器，即只控制直流的通断，而不是控制交流的通断，当电磁炉接上电源时，变压器即长期处在通电工作状态，从而造成变压器因长期通电过热而使初级开路。因此不少品牌电磁炉的电源变压器均在初级串联一只温度保险丝。对这类变压器，如出现初级开路现象，可将变压器的初级封装撕开，找出温度保险丝，将其两根引线短接起来，一般变压器仍可接着使用，只是减少了过热保护功能而已。 随技术的发展，加之近几年铜材价格上着的幅度过大，为降低生产所带来的成本，也为了减小电路板体积，不少品牌电磁炉生产厂商开始采用开关电源电路。开关电源电路的结构及形式大概能分为单管振荡式和集成电路式两大类。

  图３－２－３为万家乐ＭＣ１８ＡＣ电磁炉低压直流电路原理图，该电源为典型的单管振荡式开关电源，具体工作原理如下。

  主电源由二极管Ｄ１、Ｄ８和桥式整流器ＢＤ１中的半桥组成桥式整流电路（见本书附录Ｅ相应机型电路原理图），经电阻Ｒ１０１限流、电容Ｃ１０１滤波后，产生约＋３１０Ｖ直流电压，该

  电磁炉接通电源后，在启动电阻Ｒ１０８的作用下，开关三极管Ｑ１０１进入振荡状态，于是开关变压器Ｔ１的次级产生低压交流电，该低压交流电经二极管Ｄ１０１整流、电容Ｃ６滤波、稳压二极管ｚ１稳压后，产生＋１８Ｖ直流电压供ＩＧＢＴ驱动电压信号输出电路等部分电路工作。同时，＋１８Ｖ直流电压经电阻Ｒ１０６限流、稳压集成电路ＩＣ３稳压，再经电容ＥＣ９、Ｃ２４平滑滤波后，产生＋５Ｖ平滑的直流电压，供单片机及各基准电压信号等电路工作。

  图３－２－４为好太太Ｃ１６－Ａ电磁炉低压直流电路原理图。该电路中的开关电源采用ＳＴ公司生产的ＶＩＰｅｒ１２Ａ新型中小功率单片机智能电源集成电路，内含脉宽调制控制器电路和过流、过压、过热保护电路，以及耐高电压的ＭＯＳＦＥＴ。用智能电源集成电路组成的开关电源具有市电输入电压范围宽、转换效率高，以及外围元器件少等优点，因此在很多主流品牌电磁炉，如尚朋堂、美的、苏泊尔、ＴＣＬ等中得到普遍应用。

  参见本书附录Ｅ相应机型电路原理图，２２０Ｖ交流市电经二极管Ｄ１３、Ｄ１４及整流桥堆ＢＤ中负极两只二极管组成的桥式整流电路整流后，获得脉动的直流电压。该脉动的直流电压分为两路，一路经电阻Ｒ２、Ｒ５２、Ｒ１８以及电容ＥＣ２分压滤波后，经线送入单片机作为电磁炉的浪涌保护取样电压；另一路经二极管Ｄ１１、电阻Ｒ１限流、电容ＥＣ１０滤波后，再经开关变压器Ｔ１初级送入集成电路Ｕ１（ＶＩＰｅｒ１２Ａ）的⑤、⑥、⑦、⑧脚，该处的焊点和铜箔也是该集成电路的散热体。Ｕ１④脚为电源端，③脚为反馈端。变压器Ｔ１次级带有中间抽头，一组经二极管Ｄ２０整流、电容ＥＣ１３滤波后，再经１００Ω电阻限流产生＋１８Ｖ直流电压，作ＩＧＢＴ驱动电压信号输出电路等电源；另一组从中间抽头的交流低压经二极管Ｄ１７整流、电容ＥＣ１２滤波后，一路作散热风扇电机的电源，另一路经电阻Ｒ３６限流、稳压集成电路Ｎ１稳压及电容ＥＣ６、Ｃ１０滤波后，产生＋５Ｖ直流电压供单片机等电路。

  需要特别说明的是，采用这种集成电路的电源相对变压器式的电源和单管振荡式电源故障率要高，而且通常为集成电路击穿损坏。判断方法是，只要整机无电源指示，在检查市电电压正常的情况下，先检测限流电阻Ｒ１，如果电阻Ｒ１出现开路现象，则基本能断定Ｕ１已经损坏。

  图３－２－５为苏泊尔Ｃ２１Ｓ０７电磁炉低压直流电路原理图，该电路的电源采用南京通华芯微电子公司生产的ＴＨＸ２０２Ｈ集成电源芯片。和ＶＩＰｅｒ１２Ａ相似的是该电路外围元器件也很少，且电路中的工作电压范围较宽。

  交流２２０Ｖ市电经二极管Ｄ１０１、Ｄ１０２及桥式整流器ＢＲ００１中的两只负极的二极管（参见本书附录Ｅ中相应机型的电路原理图）组成桥式整流电路获得脉动直流电压。该脉动直流电压分为两路：一路经电阻Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｃ１０１、Ｃ１０２分压滤波后产生一电压信号，经线送入单片机作为电磁炉整机的电网电压监测信号；另一路经二极管Ｄ１０３、电阻Ｒ９０１限流、电容Ｃ９０１滤波后，再经开关变压器Ｔ９０１的初级线圈加到开关电源集成电路ＩＣ９０１的⑦、⑧脚。ＩＣ９０１①脚

  滤波后产生＋１５Ｖ直流电压，作为ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出电路和散热风扇电机的工作电压。同时，＋１５Ｖ直流电压经电阻Ｒ９０７限流、稳压集成电路Ｑ９０２稳压及电容Ｃ９０９和Ｃ９１０滤波后，产生＋５Ｖ直流电压，供单片机等电路工作。

  从维修实践中发现，这类低压直流电源电路中故障率较高的部分是启动电阻Ｒ９１０，电阻Ｒ９１０开路会造成整机通电无反应。原因是生产厂商均将该电阻的耗散功率选择为１／８～１／４Ｗ，功率偏小。遇到此类故障时，可用２只阻值各为１ＭΩ、１只阻值为２００ＫΩ的电阻串联代用，代用之后的稳定性比单只２．２ＭΩ的要好。

  图３－２－６为长城ＩＨ－１８电磁炉低压开关电源电路原理图。该电磁炉的开关电源采用集成电路开关ＴＨＸ２０１芯片。其工作原理与ＴＨＸ２０２Ｈ类似，只是引脚的功能不同，不再另作解释。

  图３－２－７为奔腾ＰＣ１９Ｎ－Ｃ电磁炉低压电源电路原理图，该电磁炉开关电源采用ＦＳＤ２００芯片，具体工作原理如下。

  平滑的约＋３１０Ｖ的直流电压，该直流电压经开关电源变压器Ｔ２的初级接至集成电路Ｕ２的⑦脚，同时接至Ｕ２⑧脚。当电磁炉接通电源，Ｕ２进入正常工作状态，在开关变压器Ｔ２的次级获得两组低压交流电压，一路经二极管Ｄ３整流，电容ＥＣ１１、Ｃ４滤波后，获得＋１８Ｖ直流电压，供ＩＧＢＴ驱动电压输出电路及其他电路工作；另一路低压交流电压经二极管Ｄ４整流，电容ＥＣ９、ＥＣ１０、Ｃ５滤波，再经电阻Ｒ４８接至稳压集成电路Ｕｌ的①脚（输入端），在③脚（输出端）经电容ＥＣ８滤波后，获得＋５Ｖ直流电压，供单片机等电路工作。

  根据笔者维修经验，不论是单管振荡式开关电源，还是集成电路式开关电源，其开关变压器初级短路的故障发生率相比来说较低，而其次级快恢复整流二极管击穿损坏的故障率相对较高。

  所有用电设备均对电源电压有一定的要求，电磁炉也不例外。同时，由于电磁炉是厨房电器中输出功率较大的器具，电源电压的高低不仅会对其输出功率产生特别大的影响，同时由于电磁炉在正常工作时，其中的ＩＧＢＴ工作在高频导通、截止状态，电源电压过高或者过低均会对ＩＧＢＴ的寿命产生不利影响，甚至造成ＩＧＢＴ击穿损坏。因此，电磁炉中一般均设有电源过、欠压保护电路。

  由于受其他如电焊机、电动机等大功率用电设备的影响，电网中含有大量的瞬时尖峰脉冲。电磁炉在正常使用的过程中，为了能够更好的保证ＩＧＢＴ在瞬时尖峰脉冲到来时能及时自动关断，在交流输入端即桥式整流器的前级均设置有过压保护电路，该过压保护电路也称为浪涌保护电路（ＳＵＲＧＥＰＲＯＴＥＣＴ）。整流桥堆的后级通常还设一级过压保护电路，即＋３００Ｖ过压保护。浪涌电压的检测保护电路中设置的基准值比较高，当市电平均值偏高时，浪涌检测保护电路并不能对ＩＧＢＴ进行可靠保护，而＋３００Ｖ电压检测保护电路，即市电平均值检测电路，却可以克服浪涌电压保护的不足。另外，电磁炉在正常工作时，其功率开关管工作在快速导通、截止状态，即高频开关状态，当ＩＧＢＴ截止时，由于电感线圈中的电流不能突变，集电极会产生较高的感应电压，并与＋３００Ｖ直流电源叠加在一起，此时若ＩＧＢＴ不能及时、彻底关闭，则必然会导致其因过压击穿而损坏，因此电磁炉中还专门设置有集电极过压保护电路，即Ｖｃ过压保护电路。本节主要介绍各种过／欠压保护的电路结构形式。

  ①市电Ｌ、Ｎ两端经两只二极管或者两只电阻与桥式整流器中的两只负极二极管组成桥式整流电路，产生脉动直流电压，此电压再通过电阻分压、电容滤波后产生较低电压，作为市电过／欠压保护的取样信号。该电压信号电路的接法通常有以下几种形式：电压信号直接送入单片机的过压保护端口；电压信号接到一只控制三极管的基极，该三极管又接在驱动输出级的基极，进而达到过压保护的目的；电压信号分成两路，一路直接接到单片机的过压保护端口，另一路通过三极管控制驱动输出级的工作状态；电压信号接到电压比较器的反相输入端，与同相输入端（一般接＋５Ｖ）比较后，一路接到单片机的开、关机信号端口，另外一路接到ＰＷＭ通路，当市电电压异常升高后，电压比较器输出端输出低电平，既拉低了ＰＷＭ电压信号，同时又发出关机信号，从而使市电过压浪涌保护电路的可靠性得以提高。

  信号，送入单片机或者接到电压比较器的反相输入端，与同相输入端的固定电压比较后输出控制信号，该控制信号可以接在ＰＷＭ通路上，也可以接在驱动输出级回路上。

  该电磁炉过／欠压保护电路通过电阻Ｒ０１、Ｒ０２与整流桥堆中两只负极二极管组成的整流电路整流，通过电阻Ｒ０３分压后，分成两路输出。一路经电阻Ｒ０２８、Ｒ０２９、Ｃ０１２分压滤波后送至单片机１９脚，即过压保护端口（ＶＣ）。当接入电磁炉的市电电压异常升高或者降低时，单片机１９脚电压会跟着同步升高或者降低，当达到设定电压阈值后，单片机便发出关机信号或者停止脉宽调制电压ＰＷＭ信号电压输出，以保护ＩＧＢＴ。另一路经稳压管ＣＺ２、电阻Ｒ０３０、三极管Ｑ２及二极管Ｄ１４，接到电压比较器ＬＭ３３９的②脚（输出端），即驱动输出端的前级。当市电电压异常升高后，稳压二极管ＣＺ２击穿导通，三极管Ｑ２导通，二极管Ｄ１４将驱动信号拉低，导致ＩＧＢＴ因无驱动信号电压而截止，进而达到保护ＩＧＢＴ的目的。

  ２２０Ｖ市电电压经二极管Ｄ１、Ｄ２及整流桥堆Ｄ１４内部两只负极二极管组成的桥式整流电路整流，产生约＋３１０Ｖ直流电压。＋３１０Ｖ的直流电压经电阻Ｒ１、电容Ｃ１、电阻Ｒ２和Ｒ３、

  压因故异常升高并且达到三极管的正向偏置电压后，Ｑ１导通，通过二极管Ｄ４将驱动输出级三极管Ｑ５、Ｑ６的基极电压拉低，迫使ＩＧＢＴ截止，进而达到保护ＩＧＢＴ的目的。

  ２２０Ｖ市电电压经二极管Ｄ１、Ｄ２与桥式整流器内部的两只负极二极管组成的桥式整流电路整流，获得约＋２００Ｖ的直流电压。该＋２００Ｖ脉动直流电压分为以下三路。

  第二路经电阻Ｒ４、Ｒ５及电容Ｃ１９、Ｃ２５分压、滤波后送入电压比较器Ｕ２Ａ的⑥脚（反相输入端），与⑦脚（同相输入端）的＋５Ｖ电压作比较后，从Ｕ２Ａ的①脚（输出端）输出控制信号。该控制电压信号又分为两路：一路直接送入单片机的开、关机端口，即单片机的⑤脚；另一路通过二极管Ｄ１１接在脉宽调制电压信号ＰＷＭ的输入回路上。当交流输入电压异常升高时，加至电压比较器Ｕ２Ａ的⑥脚（反相输入端）的电压将高于⑦脚（同相输入端）所接的＋５Ｖ电压，从而使①脚（输出端）输出低电平。当单片机检测到该低电平后，便在控制面板上指示交流输入电压过高信号；同时该低电平使二极管Ｄ１１导通，将脉宽调制电压信号ＰＷＭ拉低，从而使功率整定电路的电压比较器Ｕ２Ｂ的②脚（输出端）为低电平，ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出电路停止工作，ＩＧＢＴ因无驱动电压而截止，进而达到交流输入电压过高保护的目的。

  第三路经电阻Ｒ２、Ｒ３及电容Ｃ１０分压、滤波后送入单片机的欠电压保护端口，即单片机的１９脚。当交流输入电压低于一定值时，送入单片机１９脚的电压也相应降低，当达到单片机内部的欠电压设定值时，单片机自动发出停止工作的指令，并且在控制面板显示交流输入电压低的信号。 图３－３－４为易厨Ｃ１６Ａ电磁炉电压过低（欠压）保护电路原理图。

  直流电压（图中未画出），该电压经电阻Ｒ９９、Ｒ９８分压，二极管Ｄ２６隔离，电容Ｃ２４滤波后，获得约４．３１Ｖ的电压，然后经电阻Ｒ６３送至运算放大器Ｕ１的②脚（反相输入端）。③脚（同相输入端）一端经电阻Ｒ５８接＋１２Ｖ电压，另一端经电阻Ｒ４９接电源的负极，从而在③脚（同相输入端）获得约３．３８Ｖ的电压。正常时，运算放大器Ｕ１的②脚（反相输入端）的电压高于③脚（同相输入端）的电压，①脚（输出端）为低电平，对脉宽调制电压信号ＰＷＭ没有影响。当市电电压异常降低后，输入运算放大器Ｕ１的②脚（反相输入端）的电压变低，②脚（反相输入端）的电压低于③脚（同相输入端）的电压时，①脚（输出端）输出高电平，经二极管Ｄ２５、电阻Ｒ６２将脉宽调制电压信号ＰＷＭ电压相应提升，以保护电磁炉在交流输入电压较低时仍然能达到额定输出功率，进而达到保护ＩＧＢＴ的目的。

  ＋３００Ｖ直流电压经电阻分压后，获得一个随输入电压变化的电压信号，该电压信号通常送入电压比较器或者运算放大器的同相输入端或者反相输入端，在电压比较器或者运算放大器的另一个输入端接一个固定的基准电压。从＋３００Ｖ处获得的电压信号经比较、放大后，可以接入脉宽调制ＰＷＭ回路或者ＩＧＢＴ的驱动电压输出级回路，通过拉低ＰＷＭ信号或者ＩＧＢＴ的驱动电压信号，以达到关闭ＩＧＢＴ实现保护的目的。还有的电路的接法是：＋３００Ｖ电压经电阻分压后所获得的随＋３００Ｖ变化的电压信号送到运算比较器的反相输入端，电压比较器的同相输入端接电流反馈信号（ＣＴ），两个电压信号经比较、处理后，用来控制脉宽调制电压ＰＷＭ信号或者ＩＧＢＴ的驱动电压信号。

  ＋３００Ｖ电压经电阻Ｒ２５、Ｒ２７、Ｒ２９分压，获得约３．５６Ｖ的电压，经二极管Ｄ１３隔离后加到运算放大器ＩＣ２的同相输入端⑤脚；＋５Ｖ电源经电阻Ｒ３１、二极管Ｄ１４及电容Ｃ２０加到反相输入端⑥脚。当＋３００Ｖ因故异常升高，即运算放大器的同相输入端电压高于反相输入端时，其输出脚（⑦脚）输出高电平。该高电平使三极管Ｑ６因正向偏置而导通，三极管Ｑ６导通后，将脉宽调制电压ＰＷＭ经二极管Ｄ１７拉低，从而使加在功率整定电路的电压比较器

  平，使ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出电路停止输出，ＩＧＢＴ因无驱动电压信号而截止，电磁炉无功率输出，进而达到保护ＩＧＢＴ的目的。

  ＋３００Ｖ电压经电阻Ｒ１９、Ｒ２０、Ｒ２６分压后，获得约２．６７Ｖ的电压，该电压经二极管Ｄ１３送入电压比较器Ｕ３的⑧脚（反相输入端），该端还经电阻Ｒ３３、Ｒ４３对＋５Ｖ进行分压，获得的２Ｖ电压也加至⑧脚（反相输入端）；另外，＋５Ｖ电压经电阻Ｒ３６、Ｒ４４分压后，获得约３．１８Ｖ的电压，该电压加到电压比较器Ｕ３的⑨脚（同相输入端）。当＋３００Ｖ因故异常升高时，加在电压比较器Ｕ３的⑧脚（反相输入端）的电压将高于⑨脚（同相输入端）的电压，１４脚（输出端）输出低电平，从而使电压比较器Ｕ３Ｂ的②脚（输出端）输出的驱动功率电平经二极管Ｄ６被拉低，比较器Ｕ２Ａ的⑦脚（同相输入端）的电压低于⑥脚（反相输入端）的电压，①脚（输出端）输出低电平，ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出级的三极管Ｑ１截止，Ｑ２导通，从而使ＩＧＢＴ因无驱动电压信号而截止，以达到＋３００Ｖ过压保护的目的（部分电路未画出）。

  ＋３００Ｖ电压经电阻Ｒ８、Ｒ１１、Ｒ１２分压后，获得约２．０Ｖ的电压，该电压经二极管Ｄ２７加到电压比较器⑥脚（反相输入端），另外该脚还经电阻Ｒ１６、Ｒ５６接＋５Ｖ，获得分压约为０．９７Ｖ。电流互感器ＣＴ１反馈的电流信号经二极管Ｄ１１－－Ｄ１４桥式整流后，整流器负极电压经电阻Ｒ００４、Ｒ００５、Ｒ００３及电容Ｃ００１加到电压比较器⑦脚（同相输入端）。电压比较器的输出端经二极管Ｄ１７、电阻Ｒ４９和Ｒ５４接驱动输出级的控制三极管Ｑ９的基极。当＋３００Ｖ异常升高时，电压比较器的反相输入端电平升高；另外＋３００Ｖ升高后，必然引起电磁炉的工作电流增大，经电流互感器ＣＴ１反馈取样后，加在电压比较器的⑦脚（同相输入端）的电压降低，从而使①脚（输出端）的电压快速降低，则控制三极管Ｑ９的基极电压经二极管Ｄ１７被拉低，三极管Ｑ９截止，控制三极管Ｑ５因正向偏置而导通，从而使ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出级的三极管Ｏ４因反向偏置而截止（图中未画出），Ｑ５因正向偏置而导通，使ＩＧＢＴ快速可靠截止。这种电路结构比上面介绍的＋３００Ｖ保护电路反应更快，可靠性也更高。

  ＩＧＢＴ集电极过压保护电路（简称Ｖｃ保护电路）的结构及形式与＋３００Ｖ过压保护电路的结构及形式类似。信号的输出端一般都是经过控制脉宽调制电压ＰＷＭ信号的方式来达到保护ＩＧＢＴ的目的。

  图３－３－８是澳洲袋鼠ＵＣ１８电磁炉Ｖｃ保护电路原理图。其工作原理是：Ｖｃ电压经电阻Ｒ１０３～Ｒ１０６及电阻Ｒ１０７分压后，获得约７．５６Ｖ的电压，该电压加到稳压管Ｚ１１的阴极，当Ｖｃ电压过高，使加在稳压二极管Ｚ１１阴极的电压超过１５Ｖ时，稳压二极管Ｚ１１击穿，脉宽调制电压信号ＰＷＭ回路的控制三极管Ｑ１６导通，将脉宽调制电压信号ＰＷＭ的电压拉低，ＩＧＢＴ的驱动电路停止输出驱动电压，从而使ＩＧＢＴ可靠截止，达到保护ＩＧＢＴ的目的。

  图３－３－９是九阳ＪＹＣ－１９ＰＯＷＥＲ电磁炉的Ｖｃ过压保护电路原理图。

  该电压经稳压二极管Ｚ３、电阻Ｒ２８、电容Ｃ１６加到三极管Ｑ６的基极。当Ｖｃ电压超过一定幅值后，稳压二极管Ｚ３被击穿，控制三极管Ｑ６导通，脉宽调制电压信号ＰＷＭ功率电平经电阻Ｒ３３被拉低，接近地电位，ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出电路停止输出，从而使ＩＧＢＴ截止，使ＩＧＢＴ得以可靠保护。

  Ｖｃ电压经电阻Ｒ２５、Ｒ３４、Ｒ１５分压取样后，获得约１．６７Ｖ的电压，然后加在电压比较器⑥脚（反相输入端）；＋１８Ｖ电源经电阻Ｒ１２、Ｒ１４分压获得约６．０８Ｖ电压，接在电压比较器⑦脚（同相输入端）。当Ｖｃ电压超过一定值时，电压比较器的①脚（输出端）输出低电平，使得脉宽调制电压信号ＰＷＭ电平经电阻Ｒ１３被短接到地，从而使电压比较器的⑤脚同相输入端的电压低于④脚反相输入端的电压，电压比较器的②脚（输出端）即驱动电路前级输出为低电平，驱动三极管Ｑ２截止，Ｑ１导通，使ＩＧＢＴ可靠截止而得以保护（Ｑ２、Ｑ１图中未画出）。在比较器的⑥脚反相输入端接有电容Ｃ２７，起抗干扰作用，以防止电磁炉在正常工作时，高频感应信号对其产生干扰。

  图３－３－１１是乐邦ＬＢＣ－２０ＣＨ２／ＥＨ１电磁炉Ｖｃ过压保护电路原理图。

  图３－３－１１乐邦ＬＢＣ－２０ＣＨ２／ＥＨ１电磁炉Ｖｃ过压保护电路原理图

  该电磁炉各种保护电路及同步电路全部直接接到单片机上，因此电路显得比较简洁。Ｖｃ电压经Ｒ００１、Ｒ００３、Ｒ３０４分压后，获得约１５６．３１Ｖ电压，该电压经电阻Ｒ００５加至单片机的１８脚，单片机根据加至１８脚的电压的高低变动情况，与其内部的基准值比较后，作出Ｖｃ过压保护的动作。

  由第１章介绍的电磁炉的加热工作原理可知，电磁炉电路实质上是一种典型的ＬＣ型单管高频振荡电路。当电磁炉进入正常工作状态时，ＩＧＢＴ处于快速、交替的饱和导通与截止状态。电磁炉设定在不同的功率挡位时，ＩＧＢＴ饱和导通与截止的时间比例不同（实质是驱动ＩＧＢＴ的脉冲电压的占空比不同）。当ＩＧＢＴ饱和导通时，施加在加热线圈盘中两端的电压的极性为上“＋”下“－”。由电学知识知道，由于电感中的电流不能突变，流过ＩＧＢＴＣ、Ｅ极之间的电流是渐渐增大的。当电流增大至某一值时，ＩＧＢＴ应当立即截止，以避免大电流将其击穿。在ＩＧＢＴ截止的瞬间，在加热线圈盘两端感应一反向电动势，反向电动势的极性为上“－”下“＋”，以阻止电流突变，该反相电动势向高频振荡电容Ｃ充电。当该反向电动势向高频谐振电容充电到一定电压时，高频振荡电容Ｃ又向加热线圈盘放电，如此充电、放电反复循环，于是加热线圈盘Ｌ与高频谐振电容Ｃ产生ＬＣ阻尼振荡，振荡所产生的高频磁场通过电磁炉台面上的锅具底部，在锅具的底部感应产生涡流，将电磁能转化为锅具的热能，该阻尼振荡的幅度也慢慢变得小。在振荡的初期，即ＩＧＢＴ截止的初期，加在ＩＧＢＴＣ、Ｅ极上的电压非常高，这期间应确保ＩＧＢＴ可靠截止，否则高电压形成的大电流必将造成ＩＧＢＴ损坏。

  综上所述，电磁炉工作在不同的工作状态时，ＩＧＢＴ的工作状态均应与加热线圈盘两端所加电压的状态保持协调，也就是说ＩＧＢＴ的驱动电压信号应与加热线圈盘两端所加电压的状态保持协调，可以在一定程度上完成协调功能的电路就称作同步电路。通过上面对电磁炉加热过程的分析，读者应该明白电磁炉中要设置同步电路的原因了。那么电磁炉中功率ＩＧＢＴ是怎么与加热线圈盘两端所加电压的状态保持协调、同步的呢？

  为了使ＩＧＢＴ与加热线圈盘两端所加电压的状态保持同步，在所有的电磁炉中均采用如下电路结构及形式：在加热线圈盘的两端，通过电阻分压后获得一组较低的电压取样信号，该取样电压加在电压比较器（型号通常为ＬＭ３３９）的同相输入端与反相输入端。ＩＧＢＴ在导通和截止时，输入电压比较器的同相输入端与反相输入端的电压高低变化不同，因此在电压比较器的输出端产生一系列方波信号，该方波信号就是电磁炉的同步电压信号。

  同步电压信号控制ＩＧＢＴ与加热线圈盘两端所加电压状态保持同步的方式只有一种，那就是控制ＩＧＢＴ的驱动电压信号ＶＤ的占空比。随功率挡位调节的不同，ＩＧＢＴ导通时间不同，其占空比也不同。功率调节在大挡位时，占空比就大；反之，功率调节在小挡位时，占空比就小。不同占空比的方波电压信号作为信号源调制积分电路，便产生不同幅值的锯齿波（或称三角波）电压，该电压与ＰＷＭ电压经电压比较器变换后，产生与不一样的功率相协调的驱动信号。也就是说，同步电路的输入信号电压取自ＩＧＢＴ，监测ＩＧＢＴ的工作状态，同时同步电路的输出端又与脉宽调制电压信号ＰＷＭ进行混合调制，产生ＩＧＢＴ的同步驱动信号，进而达到ＩＧＢＴ与加热线圈盘两端所加电压的状态协调，亦即同步。

  同步信号调制驱动信号的电路结构通常有以下两种：一种是同步电路的输出端信号通过微分电路，变换产生近似锯齿波（三角波）电压，该电压与脉宽调制电压信号经电压比较器比较变换后，送到ＩＧＢＴ的驱动电压信号端的输出级电路，并产生ＩＧＢＴ的驱动电压；另一种是同步电路的输出端信号直接调制脉宽电压信号，然后经电压比较器变换后送到ＩＧＢＴ的驱动级电路，由驱动级电路产生ＩＧＢＴ驱动电压，即ＶＤ电压。

  加热线圈盘上端的电压经电阻Ｒ４０１、Ｒ４１６、Ｒ４０２分压后加到电压比较器Ｕ２的反相输入端⑧脚；加热线圈盘的下端电压（即ＩＧＢＴ集电极）经电阻Ｒ４０５、Ｒ４０６、Ｒ４１７、Ｒ４０７、Ｒ４０８加到电压比较器Ｕ２的同相输入端⑨脚。电容Ｃ４００、Ｃ４０１为抗干扰电容。电磁炉正常工作时，在电压比较器Ｕ２的输出端１４脚输出方波信号，该方波信号经电阻Ｒ４１８／Ｒ４１２／Ｒ４１３、电容Ｃ４０３、二极管Ｄ４００变换后形成锯齿波电压，并加到电压比较器Ｕ２的⑩脚（反相输入端），与１１脚同相输入端的ＰＷＭ信号作比较后产生同步功率电平驱动信号，该功率电平驱动信号经三极管Ｑ３００和Ｑ３０１、电阻Ｒ３０１和Ｒ３０２组成的电路放大后驱动ＩＧＢＴ，使其在不一样的功率下同步地导通、截止。

  加热线圈盘的上端电压经电阻Ｒ１、Ｒ２和Ｒ１２分压后加到电压比较器的⑨脚（同相输入端）；加热线圈盘的下端电压经电阻Ｒ５、Ｒ６和电阻Ｒ８分压后接电压比较器的⑧脚（反相输入端）。电磁炉在正常工作时，电压比较器的１４脚（输出端）输出一系列随功率变化的方波信号，方波信号直接接到电压比较器的１１脚（同相输入端），以调制脉宽调制电压信号，也就是功率电平，由此产生同步功率电平驱动电压信号，该驱动信号经电阻Ｒ１５送至电压比较器的④脚（反相输入端），与电压比较器的⑤脚（同相输入端）所接的一固定电平进行比较放大后，

  锅具检测电路通常也简称为检锅电路，它是各款电磁炉都必不可少的电路，也是很重要的电路，检修任何一款电磁炉，都首先要搞清楚这款电磁炉的锅具检测电路的工作原理。 锅具检测电路的结构及形式有很多种，但其工作原理却不外乎两种。

  第一种锅具检测原理是：单片机通过检验测试单位时间内反馈回单片机的脉冲个数的多少，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具及锅具的材质、放置的位置和锅具的底部尺寸是不是合适。基于这种原理进行锅具检测的电路大多数都是从同步电路处（即电压比较器的输出端，下同）引出一系列方波脉冲送至单片机。还有的比如美的、苏泊尔等品牌的电磁炉中，有部分型号的锅具检测信号端与启动电压信号共用一个单片机端口。在电磁炉开机时，该端口向同步电路的输出端发送一系列启动脉冲串，该脉冲串也称开机试探信号，该开机试探信号打破电磁炉的同步电路在静态时的平衡状态，迫使电磁炉的ＩＧＢＴ进入振荡工作状态，然后单片机根据从同步电路输出端反馈回来至单片机的脉冲个数，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具，以及锅具的材质、位置和锅具的底部尺寸是不是符合要求。当电磁炉台面上放置有符合要求的锅具时，ＩＧＢＴ的振荡相当于是阻尼振荡，在单位时间内反馈回单片机的脉冲个数相对较少，单片机根据此脉冲个数判断电磁炉上放置有锅具，而且锅具放置的位置、锅具的材质以及锅具的底部尺寸均符合要求；当电磁炉的台面上未放置锅具，或者所放置的锅具的材质、位置、锅具的底部的尺寸不符合要求时，ＩＧＢＴ的振荡相当于是自由振荡，在单位时间内从同步电路的输出端向单片机反馈的脉冲个数相对较多，单片机根据此脉冲反馈信号，判断电磁炉的台面上未放置锅具，或者锅具的放置位置、锅具的材质不符合要求。

  另一种锅具检测原理是：单片机通过检测电路中某一点的电位变化情况来判断电磁炉的台面上有无锅具及锅具的材质、位置是不是满足要求。基于这种电路原理进行锅具检测的电路，其结构形式一般有以下３种。

  ①第一种锅具检测电路采用电流互感器检测方式，该方式也是最常见的一种锅具检测方式。其原理是通过电流互感器检测主回路中电流的变化情况，经过二极管整流处理后，获得一个随电磁炉工作电流变化而变化的电压信号，然后将该电压信号送至单片机。单片机根据该电压信号的高低变化幅度判断电磁炉台面上是否放置有锅具，以及锅具所放置的位置、锅具的材质是否符合标准要求。

  电流互感器的接法一般都是串联在桥式整流器的前级，也有的电磁炉将电流互感器串联在功率ＩＧＢＴ的发射极。

  ②第二种锅具检测电路原理是采用电阻降压式获得工作电流、电压信号，即在ＩＧＢＴ的发射极与桥式整流器之间串联一只电阻值很小的功率电阻（通常采用一截比较粗的康铜丝），根据电磁炉在不同工作状态下（有锅具和无锅具时的工作电流不同）该电阻上的电压幅度不同，检测主回路电流的变化情况，从而获得一个很微弱的信号电压。该信号电压一般分为两路，分别送入运算放大器：一路经运算放大器放大后送至单片机，单片机根据该能够反应主回路电流变化情况的电压信号的高低，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具，以及锅具的材

  ③第三种锅具检测电路是通过在桥式整流器的负极与整机的负极之间串联一只电阻值很微小的功率电阻（有的如尚朋堂ＳＲ－１６××等系列的电磁炉从桥式整流器的负极附近的、比较宽的敷铜箔就近取得微弱的信号电压进行放大，再经过多级积分电路后送入单片机）。电磁炉在不同工作状态下从该电阻的上端口获得一个随整机电流变化的、十分微弱的信号电压，该信号电压经运算放大器放大后送入单片机，从而实现锅具的检测及整机过电流保护。

  图３－５－１是万家乐ＭＣ１８ＡＣ电磁炉的锅具检测电路原理图。该款电磁炉的锅具检测电路是典型的通过检测单位时间内脉冲个数的方式进行检测锅具的。在同步电路的电压比较器ＩＣ１Ｃ（ＬＭ３３９）的１３脚（输出端），通过插线将同步脉冲电压信号送入单片机的锅具检测端口，即ＰＡＮ端口。电磁炉在正常工作时，在电压比较器ＩＣ１Ｃ的１３脚（输出端）输出一系列方波脉冲。

  电磁炉处于待机状态时，经电阻分压，同步电路的电压比较器ＩＣ１Ｃ的⑩脚（反相输入端）的电压约为３．０７Ｖ（以直流电压为＋３１０Ｖ计算），１１脚（同相输入端）的电压约为３．３４Ｖ。因此，当电磁炉处于待机状态时，电压比较器ＩＣ１Ｃ的１３脚（输出端）输出为高电平。按下开机键后，单片机通过插线输出数微秒宽的高电平开机脉冲信号ＩＧＢＴＥＮ，该高电平开机脉冲信号通过电容Ｃ２０耦合至电压比较器ＩＣ１Ｃ的⑩脚反相输入端，并使该脚的电平高于１１脚（同相输入端）的电平，从而改变同步电路的电压比较器ＩＣ１Ｃ在待机时的平衡状态，１３脚（输出端）变为低电平。ＩＣ１Ｃ的１３脚输出低电平信号后，电压比较器ＩＣ１Ａ的⑥脚（反相输入端）的电压瞬时降低，并且低于⑦脚（同相输入端）的脉宽调制电压信号，则①脚（输出端）输出高电平，ＩＧＢＴ的驱动电压信号输出电路输出驱动电压信号，使ＩＧＢＴ突然导通，然后高频谐振电容与加热线圈盘产生高频振荡。当电磁炉上放置有符合标准要求的锅具时，高频振荡时释放出的能量被锅具吸收，此时高频振荡相当于阻尼振荡，在单位时间内，从电压比较器Ｉｃ１Ｃ的１３脚（输出端）输出的脉冲个数相对较少；当电磁炉上没有放置锅具，或者所放置的锅具的材质、放置的位置及锅具的底部尺寸不符合标准要求时，高频振荡电路相当于是自由振荡，在单位时间内，从电压比较器ＩＣＩＣ的１３脚（输出端）输出的脉冲个数相对较多，单片机根据此端口在单位时间内输入的脉冲个数的多少，与其内部程序设定的数值进行比较，

  图３－５－２是ＴＣＬ的ＴＣ１９Ｇ电磁炉的锅具检测电路的原理图。该款电磁炉的锅具检测原理与万家乐ＭＣ１８ＡＣ电磁炉的锅具检测原

  功能是，在开机之初，单片机先从该端口输图３－５－２ＴＣＬＴＣ１９Ｇ电磁炉的锅具检测电路的原理图出数微秒宽的低电平开机脉冲电压信号，以打破同步电路电压比较器的初始平衡状态，使ＩＧＢＴ导通，高频谐振电容与加热线圈盘并联形成高频振荡；第二个功能是，当ＩＧＢＴ导通，电路产生高频振荡后，该端口又变成锅具检测信号的输入端口。从电压比较器Ｕ１Ａ的①脚输出端输出一系列方波信号送至单片机的ＰＡＮ端口，单片机根据单位时间内输入此端口的脉冲数量与单片机内部的程序设定的数值进行比较，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具，以及所放置的锅具的材质、放置的位置和锅具的底部尺寸是否符合标准要求。

  该款电磁炉的锅具检测电路原理是采用电阻取样的方式，通过检验测试电阻上的电压变动情况，单片机判断电磁炉上有无锅具。

  在ＩＧＢＴ的发射极与桥式整流器之间串联一只阻值很小的电阻Ｒ４８（一截康铜丝），该电阻的上端经电阻Ｒ３２引出随着电磁炉工作电流同步变化的电压信号，该同步电压信号又分为

  宽调制电压信号比较后，在①脚输出端获得调制后的脉宽调制电压信号的直流电平，以进一步控制、调节电磁炉的整机功率输出。

  在开机之初，单片机经插线输出一组开机脉冲电压信号，该开机脉冲电压信号经电容Ｃ２３耦合后，接至电压比较器Ｕ１Ｄ的⑧脚（反相输入端），打破同步电路电压比较器Ｕ１Ｄ的初始平衡状态，导致ＩＧＢＴ突然导通，从而使高频谐振电容与加热线圈盘形成高频振荡。当电磁炉上放置有符合条件的锅具时，流过ＩＧＢＴ的电流较大，在电阻Ｒ４８的上端口的电压降就高，即产生的负电压就大，这个能够随着工作电流呈线性变化的电压信号经过电阻Ｒ３２、Ｒ３６及电容Ｃ２３耦合后，通过插线连接到单片机上，单片机根据此电压信号的高低，判断电磁炉的台面上是否放置有无锅具，以及锅具材质、放置的位置及所放置的锅具的底部尺寸是不是满足要求。

  图３－５－４是三角ＲＣ－１６Ａ锅具检测电路的原理图。该款电磁炉的锅具检测电路的原理属于电位式锅具检测，即电流互感器Ｂ２的次级通过二极管Ｄ０３～Ｄ０６整流后，其正极经电阻Ｒ１６、Ｒ６０接到单片机的１６脚。当电磁炉的台面上未放置锅具，或者所放置的锅具的材质、放置的位置及所放置的锅具的底部尺寸不符合标准要求时，则流过主回路的电流很小，在电流互感器Ｂ２的次级感应的电压极低，从而使加在单片机的信号电压也极低，单片机根据此低电压判断无锅具，并发出无锅具报警声，同时相应指示灯点亮；当电磁炉上放置有符合标准要求的锅具时，电源主回路上有较大的工作电流通过，电流互感器Ｂ２的次级感应出较高电压，该电压加至单片机的１６脚，与单片机内部程序设定的基准电压数值进行比较后，判断出电磁炉的台面上放置有锅具，并且所放置的锅具的材质、放置的位置均符合标准要求，电磁炉进入正常加热状态。

  另外，电流互感器Ｂ２次级感应的电压信号经二极管整流后，其负极一端经电阻Ｒ６２接＋５Ｖ，另一端经电阻Ｒ６３接地，其目的是为了更好的提高电流互感器的感应电压信号的灵敏度；其正极通过可调电位器ＤＷ、电阻Ｒ１８接地。可调电位器ＤＷ用来调节电流感应的电压信号的反馈量，通过该功率调节电位器，将从电流互感器获得的、随着电流的大小呈线性变化的电压信号反馈给单片机，从而控制电磁炉整机的最大输出电流，亦即控制电磁炉整机的输出功率。在功率调节回路中，串联电阻Ｒ１８的目的是为避免误调节功率整定电位器ＤＷ至零位，致使将电流反馈电压信号对地短路，单片机因接收不到电流反馈电压信号，造成电磁炉整机输出电流失控，从而进一步造成损失破坏ＩＧＢＴ。其次，该端口还具有电磁炉过流保护的作用。当整机瞬时工作电流过高时，在电流互感器Ｂ２的次级电压也同步呈线性升高，单片机根据反馈回来的高电压信号，就会自动作出降低甚至停止输出脉宽调制电压信号，也即功率电平的指令，防止损坏ＩＧＢＴ。