电磁炉功率和线圈的关系！

CPU是主要的控制部件，它是一台微型计算机，俗称单片机。

LM339集成块是一个比较器。

二、原理分析

2.1特殊零件简介

2.1.1 LM339集成电路

LM339内置四个电压比较器，开关电压为6mV。当电压比较器的输入端电压为正(+输入端电压高于-输入端电压)时，置于LM339内部的三极管控制输出端关断，输出端相当于开路。当电压比较器的输入端电压反相(-输入端电压高于+输入端电压)时，置于LM339内部控制输出端的三极管导通，降低了比较器外部接入输出端的电压。此时，输出端为0V。

2.1.2 IGBT

绝缘栅双极晶体管(IGBT)是一种高压、高速、大功率器件，结合了BJT高电流密度和MOSFET电压驱动场控器件的优点。

目前有不同材料和工艺制作的IGBT，但都可以看作是MOSFET输入后接双极晶体管放大的复合结构。

IGBT有三个电极(见上文)，称为栅极G(也称为控制电极或栅极)、集电极C(也称为漏极)和发射极E(也称为源极)。

从IGBT的以下特性可以看出，它克服了功率MOSFET的一个致命缺陷，即在高电压大电流工作时，导通电阻大，器件发热严重，输出效率下降。

IGBT的特点:

1.电流密度大，是MOSFET的几十倍。

2.输入阻抗高，栅极驱动功率极小，驱动电路简单。

3.低电阻。在给定的芯片尺寸和BVceo下，其导通电阻Rce(on)不超过MOSFET的Rds(on)的10%。

4.击穿电压高，安全工作面积大，瞬态功率大也不会损坏。

5.开关速度快，关断时间短。耐压约为1.8 kV的1.2us，约为600V级的0.2us，约为GTR的10%，接近功率MOSFET。开关频率达到100KHz，开关损耗仅为GTR的35438+000 kHz。

IGBT是一种优秀的高速高压半导体功率器件，它结合了场控器件的优点和GTR的大电流、低导通电阻特性。

目前458系列根据车型不同采用不同规格的IGBT，其参数如下:

(1)sgw 25n 120-+020-西门子生产，耐压1200V，25℃时电流容量46A，100℃时电流容量25A。内部没有阻尼二极管，所以应用时需要6A/1200V以上的快速恢复二极管。IGBT在配备了高于6A/120V的快速恢复二极管(D11)后，可以替代SKW25N120。

(2 2) SKW25N120 -西门子公司生产，耐压1200V，25℃时电流容量46a，100℃时电流容量25A，内置阻尼二极管，IGBT可代替SGW25N120，更换时将更换原配套的SGW25N60。

(3 3) GT40Q321 -东芝生产，耐压1200V，25℃时电流容量42 A，000℃时电流容量65438+23A，内置阻尼二极管，此IGBT可替代SGW25N120和SKW25N65438+。

(4)gt40t 101-东芝公司生产，耐压1500V，25℃时电流容量80A，100℃时电流容量40A，内部无阻尼二极管，应用时必须配15A/15000。IGBT匹配6 A/15 A/65438以上快恢复二极管(D11)后可替代SGW25N1200、SKW25N120、GT40Q321。

(5 5) GT40T301 -东芝公司生产，耐压1500V，25℃时电流容量80A，100℃时电流容量40A，内置阻尼二极管，IGBT可替代SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、GT40T1065438

(6) GT60M303，东芝公司生产，耐压900V，25℃电流容量120 A，60A电流容量100℃，内部有阻尼二极管。

2.2电路框图

2.3主电路原理分析

当开关脉冲在时间t1~t2作用于Q1的G极时，Q1饱和导通，电流i1从电源流经L1。因为线圈的电感不允许电流突变，所以i1在t1~t2时刻线性上升。I1不能马上变零，所以给C3充电产生充电电流i2。在t3，C3充满电，电流变为零。此时L1的磁场能量全部转化为C3的电场能量，电容两端出现左负右正，幅值达到峰值电压。Q1的CE电极之间出现的电压实际上是T3时的反向脉冲峰值电压+电源电压。C3通过L1放电后，i3达到最大值，电容两端电压消失。此时电容器中的电能全部转化为L1中的磁能。由于感抗的作用，i3不能立即变为0，所以L1两端的电动势反向，即L1两端的电势左正向右为负。因为阻尼管D165438，它反而通过C2和D11回流形成电流i4。t4时，第二个脉冲开始到达，但此时Q1的UE为正，UC为负，因此Q1无法开启。当i4降为0时，L1中的磁能被释放。产生i5后，重复i1~i4的过程，于是在L1产生与开关脉冲f相同的交流电流(20KHz~30KHz)。T4到T5的I4为阻尼管的导通电流D11，

在高频电流的一个电流周期中，t2~t3中的i2是线圈磁能对电容C3的充电电流，t3~t4中的i3是反向脉冲峰值电压通过L1放出的电流，t4~t5中的i4是L1两端的电动势反向，所以C3不能因为D11的存在而继续反向充电，而是通过C2和d

Q1的VCE电压变化:静态下，UC为输入电源的整流DC电源，T1 ~ T2和Q1饱和导通，UC接近地电位，t4~t5，阻尼管D11导通，UC为负压(电压为阻尼二极管正向压降)。

以上分析印证了两个问题:第一，在一段高频电流中，只有i1是电源提供的能量，所以i1的大小决定了加热功率的大小。同时，脉冲宽度越大，从t1~t2 T2的时间越长，反之亦然。所以要调节加热功率，只需要调节就可以了。二、LC自由振荡的半周时间是峰值电压出现的时间，也是Q1的截止时间，是开关脉冲没有到达的时间。这个时间关系不能错位。例如，如果峰值脉冲还没有消失，而开关脉冲已经提前到达，就会有很大的导通电流烧坏Q1，所以开关脉冲的前沿必须与峰值脉冲的后沿同步。

2.4振荡电路

(1)当g点有Vi输入且V7关闭(V7=0V)时，V5等于D12和D13的正向压降，而当V6

(2)当V6 >时；V5时，V7关断，V5也下降到D12和D13的正向压降，而V6通过R54和D29从C5放电。

(3)当V6的流量小于V5时，重复(1)形成振荡。

“g点输入电压越高，V7持续时间越长，电磁炉加热功率越大，反之亦然”。

2.5 IGBT励磁电路

振荡电路输出幅度约为4.1V的脉冲信号。这个电压不能直接控制IGBT(Q1)的饱和开通和关断，所以信号必须经过激励电路放大。该电路的工作过程如下:

(1)V8关(V8 = 0V)时，V8 < V9，V10为高，Q8和Q3 &；NBSP& ampNBSP

(2)V8开启时(V8 = 4.1V)，V8 >；V9、V10为低电平，Q8和Q3关断，Q9和Q10导通，+22V通过R71和Q10施加到Q1的G极，Q1导通。

2.6 PWM脉宽控制电路

CPU向R6、C33和R16组成的积分电路输出PWM脉冲。PWM脉冲宽度越宽，C33的电压越高，C20的电压也越高。发送到振荡电路(g点)的控制电压随着C20的增加而增加。g点输入电压越高，V7开启时间越长，电磁炉加热功率越小。

CPU控制PWM脉冲的宽度和窄度，控制送到振荡电路G的加热功率的控制电压，控制IGBT导通时间的长短，从而控制加热功率。

2.7同步电路

R78和R51的电压分压产生V3，R74+R75和R52的电压分压产生V4。在一段高频电流期间，从T2到T4(图1)，由于C3两端的电压向左为负，向右为正，所以V3V5和V7Off (V7 = 0V)没有输出，所以没有振荡。V4 V4，V5上升，振荡有输出，开关脉冲加到Q1的G极。上述动作过程确保施加到Q1 G极的开关脉冲的前沿与Q1上产生的VCE脉冲的后沿同步。

2.8加热开关控制

(1)无加热时，CPU的19脚输出低电平(同时13脚也停止PWM输出)，D18导通，拉低V8，另一脚V9 >: V8，停止IGBT激励电路输出，IGBT关断时停止加热。

(2)开始加热时，CPU 19输出高电平，D18关闭。同时，13引脚开始间隔输出PWM探测信号。同时，CPU通过分析电流检测电路和VAC检测电路反馈的电压信息以及VCE检测电路反馈的电压波形变化来判断是否放入了合适的炊具。如果判断已经放入合适的灶具，CPU的CPU13脚转动输出正常PWM信号，电磁炉进入正常加热状态。如果电流检测电路、VAC、VCE电路反馈的信息不符合要求，CPU将判断放壶不符合要求或无壶，继续输出PWM探针信号，同时发出通知信息表示无壶(详见故障码表)。如果在1分钟内仍不符合要求，则关闭。

2.9伏交流电检测电路

经D1和D2整流后的AC220V脉动DC电压通过DC经R79和R55分压后由C32平滑后送至CPU。根据电压的变化，CPU会自动做出各种动作指令:

(1)判断输入电源电压是否在允许范围内，否则停止加热并上报信息(详见故障代码表)。

(2)根据电流检测电路和VCE电路反馈的信息，判断是否放入合适的锅内，并做出相应的动作指示(详见加热开关控制和测试过程一节)。

(3)利用电流检测电路反馈的信息和方波电路监测到的工频信息，调节控制PWM的脉宽，使输出功率保持稳定。

“电源输入标准电压为220V 1V，在没有端子板(L1)的情况下测试CPU第七个管脚的电压，标准电压为1.95V 0.06V”。

2.10电流检测电路

电流互感器CT测得的二次交流电压经D20~D23组成的桥式整流电路整流，C31平滑后，得到的DC电压送至CPU。电压越高，电源输入的电流越大，CPU会根据监测电压的变化自动做出各种动作指令:

(1)利用VAC检测电路和VCE电路反馈的信息，可以判断是否放入了合适的锅，并做出相应的动作指令(详见加热开关控制和探测过程一节)。

(2)利用VAC检测电路的反馈信息和方波电路监测到的工频信息，调整PWM的脉宽，使输出功率保持稳定。

2.11 VCE检测电路

IGBT(Q1)集电极的脉冲电压由R76+R77和R53分压至Q6的基极，其采样电压在发射极获得。这些反映Q1 VCE电压变化的信息被送到CPU，CPU根据监测到的电压变化自动做出各种动作指令:

(1)根据VAC检测电路和电流检测电路反馈的信息，判断是否已放入合适的锅内，并做出相应的动作指示(详见加热开关控制和测试过程一节)。

(2)根据VCE的采样电压值，自动调整PWM脉宽，抑制VCE脉冲幅度不高于1100V(此值适用于耐压1200V的IGBT，耐压1500V的IGBT抑制值为1300V)。

(3)当测量到其他原因引起的VCE脉冲高于1150V时(该值适用于耐压1200V的IGBT，耐压1500V的IGBT该值为1400V)，CPU立即发出停止加热指令(详见故障码表)。

2.12浪涌电压监控电路

当电源电压正常时，v 14 >；当V15、v 16on(v 16中约4.7V)、d17关断时，振荡电路可以输出一个振荡脉冲信号。当电源突然有浪涌电压输入时，这个电压通过C4耦合，然后由R72和R57分压采样，采样电压通过D28和另一个v65438+。V14和IC2C比较器翻转，V16关(V16 = 0V)和D17瞬间导通，拉低振荡电路输出的振荡脉冲电压V7，电磁炉停止加热。同时CPU监测V16Off的信息，立即发出临时加热指令，直至浪涌。

2.13过零检测

当正弦波电源电压在上半周和下半周时，由D1、D2和整流桥DB中两个带交流输入端的二极管组成的桥式整流电路产生的脉动DC电压被R73和R14分压后保持导通，Q11的集电极电压变为零。正弦波时，Q11因基极电压消失而关断，集电极电压立即上升。在采集器上形成与电源过零点同步的方波信号，CPU通过监测这个信号的变化做出相应的动作指令。

2.14锅炉底部温度监控电路

加热锅底部的温度通过微晶玻璃板传递到靠近玻璃板底部的负温度系数，电阻的变化间接反映了加热锅的温度变化(温度/电阻见热敏电阻温度指数表)。热敏电阻和R58分压点的电压变化实际上反映的是热敏电阻阻值的变化，也就是加热锅的温度变化。CPU通过监测电压变化做出相应的动作指令:

(1)利用恒温功能，控制加热指令，将被加热物体的温度保持在规定范围内。

(2)当灶具温度高于220℃时，应立即停止加热，并报告信息(详见故障代码表)。

(3)空烧锅时，立即停止加热，并报告信息(详见故障代码表)。

(4)当热敏电阻开路或短路时，发出不启动命令，并报告相关信息(详见故障代码表)。

2.15 IGBT温度监控电路

IGBT产生的温度通过热沉传递给与之接近的负温度系数TH，电阻的变化间接反映了IGBT的温度变化(温度/电阻见热敏电阻温度指数表)。热敏电阻与R59分压点的电压变化实际上反映了热敏电阻阻值的变化，即IGBT的温度变化。CPU通过监测电压变化做出相应的动作指令:

当(1) IGBT的结温高于85℃时，调整PWM的输出，使IGBT的结温≤85℃。

(2)当IGBT结温因某种原因(如制冷系统故障)高于95℃时，将立即停止制热并上报信息(详见故障代码表)。

(3)当热敏电阻TH开路或短路时，会发出不启动的指令，并报告相关信息(详见故障代码表)。

(4)如果IGBT温度被关闭>；在50℃时，CPU发出风扇运转指令，直到该温度；50℃时，风扇停止运转；在风扇延迟运行期间，按下关机按钮1次以关闭风扇。

(5)电磁炉刚启动时，测量环境温度时

2.16冷却系统

IGBT和整流器DB附着在散热片上，散热片上的热量，线圈L1等部件工作时产生的热量，加热锅的热量，通过电磁炉的进风口和出风口，被风扇运转形成的气流辐射到电磁炉内，排出电磁炉外。

当CPU发出风扇运行指令时，管脚15输出高电平，电压通过R5送到Q5的基极，Q5饱和导通，VCC电流流经风扇和Q5到地，风扇运行；当CPU发出风扇停止指令时，15脚输出低电平，Q5关断，风扇因为没有电流流过而停止运转。

2.17主电源

AC220V 50/60Hz电源经过熔断器，再经过CY1、CY2、C1和共模线圈L1组成的滤波电路(EMC导通问题设置，见注释)，再经过电流互感器到桥式整流器DB，产生的脉动DC电压通过扼流圈提供给主电路。AC1和AC2两端的电压不仅送至辅助电源使用，还通过印刷在PCB上的安全线P.F .送至D1和D2进行整流，得到脉动DC电压进行检测。

注:由于中国大陆目前没有提出电磁炉要进行强制性电磁兼容(EMC)认证，出于成本考虑，国内大部分产品没有安装CY1和CY2，L1被跳线替代，基本不影响电磁炉的性能。

2.18辅助电源

AC220V 50/60Hz的电压接入变压器一次绕组，两个二次绕组分别产生13.5V和23V的交流电压。

13.5V交流电压由D3~D6组成的桥式整流电路整流，C37滤波。C37上得到的DC电压VCC不仅提供给冷却风扇，还经过IC1三端稳压器的调节和C38的滤波，为控制电路产生+5V电压。

23V交流电压经D7~D10组成的桥式整流电路整流，C34滤波，再经过Q4、R7、ZD1、C35、C36组成的串联稳压滤波电路，产生+22V电压供IC2和IGBT励磁电路使用。

2.19报警电路

当电磁炉发出通知声音时，CPU14向蜂鸣器ZD输出一个幅度为5V、频率为3.8KHz的脉冲信号电压，使ZD发出通知声音。

三、故障维修

458系列型号多，功能复杂，但不同型号的主控电路原理是一样的，区别只是零件参数和CPU程序的不同。测量和控制电路主要由带8位4K存储器的单片机组成。外围电路简单，元器件少，并具有故障报警功能。因此，该电路可靠性高，易于维护。维修时根据故障报警说明，大部分电路都能轻松解决。