电磁炉原理

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1、小小电磁炉 蕴含大智慧（一） 电磁炉基础知识部分2010年 5月 8 日，6:58:14 | 郝铭原打算: 一次登出, 考虑到篇幅巨大, 阅读起来 太累人所以分期登出（分析电磁炉工作原理的预备知识：一节尤为重要,一定要学习明白 这样可以; 有趣味分析电磁炉的工作原理）小小电磁炉看似不起眼，里面却蕴含着丰富的知识，不管你是电视机的修理师傅 还是电器仪表的修理师傅，看完本篇的电路分析都会起到抛砖引玉、举一反三的 收获。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的电气烹饪器具。，功率都在 1000W 以上， 属于大功率的电器设备，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让 热直接在锅底产生，因此热效率得

2、到了极大的提高。是一种高效节能橱具，是不 消耗氧气的低碳炊具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。是由高 频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具 等部分组成。使用时，加热线圈中通入高频交变电流，线圈周围便产生一交变磁 场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量涡流,从而产生 烹饪所需的热。在加热过程中没有明火，因此安全、卫生。在安全方面；电磁炉有多项的安全保护措施；内部设置锅检控制电路；在电磁炉 不坐锅或者锅不匹配的状态下电磁炉无法开启，在烹调结束拿起锅，电磁炉自动 关闭。内部设置温控电路；当内部过热（特别是IGBT管）时；自动开启散热风

3、 扇内部排气降温。内部大功率管振荡异常IGBT功率管集电极过压保护。220V市 电过压保护。220V市电瞬间浪涌保护。内部设置过电流保护，当负载过重或出 现过电流现象，自动进入保护待机状态。并且内部设置了自动功率控制电路以产 生稳定的对食物加热的热量。电磁炉的加热原理：图1 所示；是电磁炉加热原理示意图；下面的线圈就是电磁炉的功率输出线圈； 在工作时内部流过强大的频率为25KHz的正弦波交流电流；流过的电流根据电磁 感应的原理就产生强大的交变磁场（图中磁力线所示）；电磁炉上坐的锅即作用 于这强大的磁场之中；锅底是磁敏感质材制作；虽然锅底是一个平板状金属板； 但是我们可以等效的看成锅底是由一圈一

4、圈大小不同的短路闭合线圈叠加组合 而成；图2所示。感生电流交变电流时；产生强大的交变磁场；由于锅坐在线圈上 组成锅底的线圈在不断的切割磁力线;并在这些线圈 眄-由于线圈是短路的;电流短路电能转换为热能;锅底及心、面；磁场穿过锅底； 中产生强大的 _ 发热并对锅内的食物加热。 I 丿. J 制烹调食物的温度；就要做到这个振荡器的输出功率可以调制；并且要具备各种 的保护控制功能；例如锅内水烧干了的超温保护、电磁炉上没有坐锅就无输出的 锅检保护等等。虽然是小小电磁炉；但是它集电工原理、电子技术、数字技术多 项基础电路原理于一身，而且简易通俗；小小电磁炉的知识能引导、打开电子技 术知识的大门。这种闭合

5、线圈的产生的电流称为涡流”或”佛科电流”（Foucault current）, 是在电磁感应的作用下产生的。一、分析电磁炉工作原理的预备知识：（谐振电路及振铃现象、LM339比较器原理及应用）。1、 振铃现象：在日常的生活中：寺庙里的大吊钟，用大木柱撞击一下（只撞击一次），钟就会 有一声洪亮的响声；而这个响声是一个由强到弱的逐步衰减的过程；如果用录音 机把这个逐步衰减的声音记录下来，音频信号的波形就是一个，如图 3 所示；幅 度逐步衰减到零的正弦波，这种现象就称为“振铃”下面的图4所示是一个由C3和L组成的并联谐振电路，谐振电路的上端接+B电 源；谐振电路的下端经过一个按钮开关K接地；也就是+

6、B电源的负极。KKC3图4-图处d+ y在按钮开关没有被按下；电路内部没有电流流过。谐振电路内部也没有谐振现象 产生，也没有什么电流产生，如图 4-1 所示。现在我们瞬间按动下按钮开关K一次（按后立即松开），也就是电路在开关接通 瞬间；会有电流由+B经由电感线圈L及开关K由上向下流通。此时流经电感了 L 的电流在线圈上产生了磁，建立了磁场，磁场力线的方向是由上指向下，图4-2 所示（线圈内虚线所示为磁场的力线；磁场的方向可以通过右手螺旋定则确定）。 磁场是由于电流流过而产生；所以磁场也是能量。由于电路只是接通瞬间开关K 即断开所以磁场无法持续维持；只要开关K断开；电流被切断；磁场也即消失； 由

7、于能量守恒定律所以磁场的消失只能转换为另外一种能量；这就是在线圈 两端产生电动势感生电势；感生电动势的方向是下面为：“正”上面为： “负”，图4-3所示。这个下“正”上“负”的感生电动势由于开关K是断开的;+BKsomjn图 4-4图 4-64-5 图4所以只能对电容器C3充电，电容两端所充电压为下“正”上“负”；电容器两 端电压充到最大值；线圈的感生电动势也释放完毕。此时由于电容器两端电压达 到最大值；而线圈的感生电动势已经为零；电容器上的所充电压反过来又通过线 圈放电；其放电电流方向是由下向上流通；由于线圈有电流流过；线圈上又产生 磁场；磁场力线的方向是指向上，图 4-4 所示；当电感上磁

8、场能量达到最大；电容器C3上电压也释放完毕；不再能对电感L形 成电流；此时磁场也无法继续维持，磁场的消失能量又转换为感生电势；其方向 是上“正”下“负”；并对电容器C3再行充电，其电容器C3上充电电压为上“正”下“负”，图4-5所示；当电感L的磁场能量释放完毕；电容器C3上电 压充到最大值时；电容上电压又反过来通过电感L再行放电；电流方向是由上向 下；又把电容上的电压转换为电感的磁能，图 4-6 所示 磁力线方向指向下。就 这样电容器和电感之间反复的充放电，不断循环，理论上永不休止。这就是我们 平时所说的“振荡”其振荡周期的大小；也就是振荡的频率于电容器的容量及线 圈的电感量有关；电容器容量大

9、；充电就慢，振荡周期就长；振荡频率就低。线 圈的电感量大就阻碍电容器对电感的放电速率；振荡周期就长；振荡频率就低。 反过来振荡周期就短；振荡频率就高。振荡频率但是；由于电路本身的阻性分量的存在；电感和电容反复充放电的过程中；电路 的阻性分量每次都要损耗一部分能量；充放电的能量越来越弱，形成一个减幅振 荡的过程，到最后就没有能量了。这个减幅振荡的波形如图5所示，这种谐振电 路在外能量刺激一次形成的一个减幅振荡的过程；称为振铃现象。其过程也像庙 里的一个大钟，你用力敲击一下；钟声的响声是一个逐步衰减的过程。振铃的波形：在振铃波形；在电感对电容的充电及电容再对电感放电的过程中逐 步衰减；振铃的波形就

10、是一个衰减的正弦波（定义：振荡的特性取决于负载，如 果负载是谐振电路；其波形就是正弦波）。振铃波形的频率：频率于谐振电路的C和L有关（）在电磁炉中;电磁炉的振荡频率： 于内部的并联于线圈上的电容及C加热线圈的电感L有关；而加热线圈的电感 量，在坐锅及不坐锅时不一样；坐锅电感量L就大；不坐锅电感量L就小。那 么：坐锅在时电磁炉的频率就低； 不坐锅时电磁炉的频率就高。C3客WWVir,迹客阿砒貼40! n野I cc图（如果电磁炉的频率是28K/秒，在1毫秒的时间有28个振荡周期，0.25毫秒 就有7个振荡周期，如果不坐锅025毫秒的振荡周期数就要上升超过10个振 荡周期， CPU 就是利用这个原理

11、进行 锅检） 2 电压比较器： 现在的电磁炉内部采用了一块四电压比较器集成电路巧妙的完成了振荡、控制、 保护等功能。通过对比较器的电路特点、性能的理解；对于分析电磁炉的电路原 理及故障分析乃至故障的修复都是至关重要的。GND1123网丽1Hcl ITI863P.COM一 hm 厂丿口 口 口 口 口 口 口郝铭博客图 2-1 所示；就是一块电磁炉应用的最多的四电压比较器集成电路 LM339 的外形 及内部四个电压比较器的排列方式、引脚的功能。图2-1 在LM339集成电路中，集成了 4个相同的电压比较器电路，这4个电压比较器除 了 VCC供电及接地是共用的；其它都是独立的，在电路的应用中；可以

12、根据需要 只用其中的任意一个或几个。电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将两个模拟量电压信号（或者一个模 拟量和一个参考电压）相比较，并判断出其中哪一个电压高、哪一个电压低，把 比较的结果在输出端用电平的高低反映出来。在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平图2-2所示是从图2-1所示LM339电压比较器集成电路中单独提取出一个电压比 较器进行工作原理的分析（集成电路中的（1）电压比较器）。VCC图2-2在图2-2所示的电压比较器中Vb、Va是输入端（对应于集成电路LM339的（4）、（5）端），Vout是输出端（对应于集成电路LM339的（2）端），在两个输入 端中

13、有加号（+）的输入端Va称为：同相输入端，有减号（一）的输入端称为： 反相输入端。要比较的两个电压分别加到Vb和Va两个输入端上;输出端即根据这两个电压的 高低；输出高电平或者低电平。其输出电平的高低和两个比较电压的关系如下：当Va电压高于Vb时Vout为高电平输出（即5脚电压 4脚电压；2脚为高 电平）。当Vb电压高于Va时Vout为低电平输出（即4脚电压 5脚电压；2脚为低 电平）。根据输出端的电压高低就知道；输入端的那个电压大；那个电压小（也就是当同相输入端电压高于反相输入端；输出为高电平，同相输入端电压 低于反相输入端；输出为低电平。）在现代的电子设备中；电压比较器的用途极为广泛，特别

14、是家用电器中应用更为 普片；一般最普通的应用是在过压过流保护电路中用作把取样电压和基准电压的 进行比较；比较的结果去控制保护执行电路；使之在电路出现过压过流及断路、开路时进入保护状态使电器具的安全得到保证，电压比较器的外围电路简单反映 灵敏、精度高、稳定可靠为、成本低为广大电路设计人员乐意采纳。这方面的原 理知识已经有大量的介绍，这里就不在赘述。下面为了电磁炉原理的理解介绍一下在输入端交变电压时输出端的输出状态：1 输入端输入正弦波交流电；2 输入端输入锯齿波交流电；两种情况下的输出状态；如果在输入端输入是正弦波交流电：图 2-3 所示单端输入： 两个输入端；一端输入交流电另一端输入直流电压或

15、接地（零电压）。vccTbTs TeT? T3图2-3vcc图 2-3 中 电压比较器的输入端 4 接地（零电位），输入端 5 接正弦波交流电。 在 T1T3 时间；正弦交流电是正半周，此时；电压比较器 5 脚电压大于 4 脚电压输出端2脚电位为高电平（VCC）。在T3T5时间；正弦交流电是负半周，此时；电压比较器5脚电压小于4脚电压; 输出端2脚电位为低电平（0V）。在T5T6时间；正弦交流电是正半周，此时；电压比较器5脚电压大于4脚电压; 输出端2脚电位为高电平（VCC）。从以上可以看出；电压比较器的输入交流正弦波；输出端输出频率相同的方形 波。差分输入：两个输入端都接如正弦波交流电的两端

16、；一端为正半周时另一端为负半周差分输入：和上述的结果相同。如果在输入端输入是锯齿波：图 2-4 所示T5 TeTi T2Ti T2 Ts T4 Ts Tevcc图 2-4 :图 2-4 中 电压比较器的输入端 4 接地（零电位），输入端 5 接锯齿波交流电。在 T1T3 时间；锯齿波交流电是正半周，此时；电压比较器 5 脚电压大于 4 脚电 压；输出端2脚电位为高电平（VCC）。在T3T5时间；锯齿波交流电是负半周，此时；电压比较器5脚电压小于4脚电 压；输出端2脚电位为低电平（0V）。在 T5T6 时间；锯齿波交流电是正半周，此时；电压比较器 5 脚电压大于 4 脚电 压；输出端2脚电位为高

17、电平（VCC）。从以上可以看出；电压比较器的输入锯齿波；输出端输出频率相同的方形波。从上面的两例中可以看出；电压比较器的两个输入端；一个输入的是直流零电位 输入；一个输入的是交变信号，而交变信号的零轴正好在波形的中间穿过（在幅 度的50%处）。也就是交变信号的正半周和负半周是对称的信号。这样输出的波 形是占空比为相等的方波（即高电平和低电平的宽度相等；也就是输出方波时间 上； T1T3=T3T5）。下面再我们在了解一下：如果电压比较器的 5 脚输入的是一个变化的线性电压，4 脚输入一个幅值为 10V 的锯齿波； 2 脚输出端的输出波形会有什么变化？为了更简单方便的说明问题：电压比较器 4 脚输

18、入幅度由 0V 至 10V 变化的锯齿 波； 5 脚输入 3V、5V、7V 不同的电压；看看2 脚输出端的输出波形有什么不同。1）、在电压比较器的 4 脚输入幅度为 10V 的锯齿波。在 5 脚输入 5V 直流电压。 图 2-5 所示。10VI5V0VVCC 5V图2-5-A图 2-5-B图 2-5这样4脚的直流电压和5脚的锯齿波的关系如图2-5-A所示；4脚的电压5V;正 好位于锯齿波幅度的一半位置；此时；在时间上； T1T3=T3T5 那么； 2 脚输出 的方波波形如图 2-5-B 所示；也是 T1T3=T3T5。结论是；输出方波的高电平的宽度等于低电平的宽度。2）、 在电压比较器的 4

19、脚输入幅度为 10V 的锯齿波。在 5 脚输入 3V 直流电压 图 2-6 所示。TDTOVCC5Va J JB S STJi i /|那铭轉評两i 图/ UV J2-6-A图 2-6-B 图 2-6 这样5脚的直流电压和4脚的锯齿波的关系如图2-6-A所示；5脚的电压3V；位 于锯齿波幅度的一半的下半部分位置；此时；不难看出；在时间上； T1T3T3T5。 那么； 2 脚输出的方波波形如图 2-6-B 所示；也是 T1T3T3T5结论是；输出方波的高电平的宽度小于低电平的宽度，T1T3T3T5。由于5脚 的电压下降； 2 脚输出方波的宽度变窄。T6TOT1 T2 T3VCC5V2-7-A3）

20、同样道理；在电压比较器的4脚输入幅度为10V的锯齿波。在5脚输入7V 直流电压。图 2-7 所示， 2 脚就会输出；图 2-7-B 的方波（宽度变宽）。图 2-7-B图 2-7 在电压比较器的输入端：分别输入锯齿波和线性变换的电压，那么在输出端就 会输出一个；宽度随输入端线性电压变化相对应变换的 PWM 方形波。未完 待续小小电磁炉 蕴含大智慧（二）电磁炉的启动原理部分2010年 5月 21 日，9:21:58 | 郝铭电磁炉电路原理分析 图 3-1是一典型的电磁炉原理图；图 3-2 是部分区域功能 划分图 3-1 电磁炉电原理图：（在此下载：htt p:/ tmlX?：l37卩Wh1d.图

21、3-1PWM|Ur*IVTV蠶电压浪涌保护h- rw unA A系统控制振荡、功率控制1 V, t! J. ：、|C冃接操纵控制板f轴出件温度检測蔚出过压及电源整流低压供电18V. 5V图 3-2 电磁炉功能区域电路组成： 整机由系统控制、低压供电开关电源及主要功能处理电路组成，图 3-3 是整机框 图；系统控制1TJ.GG系统控制（CPU）： U3采用一块经过掩膜的EM78P5841NPJ完成;作用：操作面板对电磁炉的各项控制功能（启动/关闭、功率控制、锅检、市电过压保护、锅底温度检测、IGBT过热保护、报警提示）等CPU 主要引脚功能：（16）脚：输出 PWM 功率控制信号以便调整电磁炉的

22、加热功率。（14）脚：是中断控制口;是双向信号接口，电磁炉启动时;（14）脚;输出一 个启动正脉冲;启动电磁炉的工作;启动后振荡脉冲又经过（14）脚返回输入到 U3 内部;对振荡脉冲进行分段计数完成“锅检”的的工作。19）脚：市电过压检测，市电超过一定幅度，电磁炉进入待机状态。（20）脚：输出功率管IGBT过热保护检测输入，接IGBT绑定的热敏电阻。17）脚：锅底温度检测输入，接锅底热敏电阻。18）脚：整机电流过流保护，接电流互感器 T1。12）脚：炉内降温风扇启动输出端。1）脚：蜂鸣器报警输出端。低压供电开关电源：由一块 U1 VIPER12A 完成; U1 电路为串联开关电源电路输 出18

23、V及5V作为机内的VCC及CPU供电。电磁炉的主要功能部分；采用了一块LM339四电压比较器（U2A、U2B、U2C、U2D） 集成电路;完成了电磁炉的振荡、输出功率控制、输出电压幅度限制、市电浪涌 限制。LM339内部有四只独立的电压比较器；U2A、U2B、U2C、U2D 振荡是主要是有U2B、Q1 （IGBT）、C3及输出电感L完成。U2A连接在振荡回路中，起到接受CPU的控制指令改变输出功率的作用。U2C和U2D是保护电路；当IGBT功率管的集电极振荡脉冲幅度过过大时；控制 电路的输出自动的降低到一个安全的振荡幅度。U2C是当220V市电，有短暂脉 冲干扰时；在干扰出现的瞬间；降低输出功

24、率；以确保电路安全。下面来分析电磁炉的工作原理：振荡的启动：涉及振荡的相关部分是：U2B、Q1、从、C3、L （也就是图3-2虚线 框振荡、功率控制部分）U2B是一只参与振荡的电压比较器，Q1（IGBT）是功率输出放大的功率管，C3 和电感线圈组成一个并联谐振电路，并且负责能量输出。ftJEI3-IUMiESt?上面的图所示；右上的图墅来振翳分原 右上图画出的等效电路图便于分析原理”计 CPUI 左下是根据PAN1?A3hfi rning.GC工CM IGBT图3-4所示就是振荡部分的等效电路；结合前面学过的电压比较器知识；我们来 进行工作原理及振荡过程的分析； 图 3-4 是振荡部分的等效电

25、路，为了只分析振荡的起振、维持的过程并没有画出 进行功率控制的U2A电压比较器的电路部分；Q3、Q4是Q1（IGBT）的灌流电路 在进行等效电路分析时也没有画出；所以等效电路中；U2B的输出端就直接接于 Q1 的栅极端。U2B输入端的（8）、（9）脚分别经过电阻R7、R11 （在等效电路中；原电路图 中的R6、R7合并为R7其等效阻值400K。9R、RIO、R11合并为R11其等效阻值 为600K）连接于谐振电路的两端，从图3-4中可以看出；电压比较器U2B的反 相输入端（8）脚经过电阻R7连接于C3及电感L组成的谐振电路的上端；并且 和供电源311V连接。电压比较器的同相输入端（9）脚经过电

26、阻R11连接于谐振 电路的下端；并且和Q1 （IGBT）的集电极连接。在接通电源的瞬间；经过 DB 桥堆整流并经过 L3、 C2 滤波后的 311V 直流电压经 过 R7 加到电压比较器 U2B 的（8）脚；同时加到谐振电路的上端；并且经过谐振 电路加到 Q1 的集电极，经电感 L 及电阻 R11 加到 U2B 的（9）脚。这样电压比较器的（8）脚是经过 R7 直接加311V；而（9）脚经过电感再经过电阻R11加的311V电压；并且电阻R11 的阻值大于R7；显然此时；电压比较器的（8）脚电压高于（9）脚电压，也就 是电压比较器 U2B 的反相输入端电压高于同相输入端电压；此时 U2B 的输出

27、端（14）脚为低电平输出。这个低电平加到Q1（IGBT）的基极；Q1截止；虽然311V 已经提供；但是Q1截止；电路仍处于静止状态，图3-4所示。【由于R11（600K）的阻值大于R7（400K）的阻值；并且R11还经过谐振电路 才接到311V； 很显然U2B的反相输入端电压大于同相输入端电压；此时电压比 较器U2B的输出端为低电平输出】此时是静止状态；就是电磁炉的待机状态。311VR7-图 3-4- 此时的QKIGBT）的栅极是接在U2B的输出端同时也接在CPU（U3）的中断口（14） 脚，由于U2B已经是低电平输出了，现在由于是待机状态；CPU （U3）的中断口（14）脚；也是低电平输出，

28、Q1 （IGBT）仍然是截止状态；把图画成图3-5所示; 把Q1 （IGBT）等效一个“开关”，更形象一些（等效于Q1的“开关”是断开状 态）。电路的启动aanriiinc铠博諂越丽“I- （311VQ1 IGBT屈K500K 卜图出羽f MJ胆PAN启动：按动操作面板上的驱动键；CPU的（14）脚；即输出一个幅度为5V的正 脉冲；此一个正脉冲（仅此一个脉冲）；激励 Q1 导通一次；等效于“开关”被 按动（点击）一次，在这“开关”导通的瞬间；311V通过L、Q1 （“开关”）瞬 间导通一次，并且在C3、L组成的谐振电路中产生“振铃现象”；并在谐振电路 的两端产生振铃波形；图 3-6 所示。31

29、1VR11 500K3-8中；T1时间U2B的（8）脚9）脚为负半周。比较器U2B的反相输入端电压大于同相输入端电压，（14）脚为低电平输出；此时意味着Q1截止；这个谐振电路两端出现的振铃波形经过；经过R7、R11分别加到电压比较器U2B 的输入端（8）脚及（9）脚。图3-7所示。这个加到U2B输入端的交变电压，不 断的改变U2B两个输入端的相对电位的高低；图3-8所示。311VR7LmmI.:.;.Adh-irigcc在下1时间：（8）脚为正半周 怕）脚为负半周：即比较器 的反相输入端电压人于同相输 入瑞电压，（14）脚为低电平 输出二 ” n . A./ I / A图3-81 i 亡图3-

30、9中所示；是振铃波形的T2时间；在T2时间U2B的（9）脚为正半周（8） 脚为负半周。比较器U2B的反相输入端电压大于同相输入端电压，（14）脚为高 电平输出；这个高电平加到Q1的基极；此时意味着Q1被导通一次；又对C3、L 组成的谐振电路刺激一次，又一次的振铃的激励。R73Q1A图3-9A311V：二三二郝1 铭基* 0八汕卩丫尽齐亍蚯直fCIGBT齐T2时间：（9）脚为正半周 8）脚为员半周，即比较器 的反相输入端电压小于同相输 入端电压.（14）脚为高电平这个新产生的振铃波形（幅度高）；R11U2B；又被回送到U2B的两个输入端，这样U2B 的（14）脚就输出连续不断的方形波，不停的激励

31、Q1反复“导通”、“截止”； 不停的刺激谐振电路；谐振电路的衰减的振铃波形就转变为功率强大的等幅波 了。311VR11以后就是等幅波不断的回送到U2b的两个输入端，振荡持续的进行下去，强大的 功率不断地由L输出。饭就做好了。图3-11是蚩“开关”还原是IGBT 了。U2B锅检原理电路原理图可以在 下载小小电磁炉 蕴含大智慧（三）电磁炉的锅检原理2010年 7月 27 日， 15:49:41 | 郝铭小小电磁炉 蕴含大智慧一、电磁炉的锅检原理：在使用电磁炉的时候，都知道当电磁炉的炉面上面不坐锅的时候，电磁炉是不能 启动的，在电磁炉上烹调食品时；只要把锅端离炉面；电磁炉立即自动关闭进入 待机状态。

32、这是为什么？这就是现代电磁炉的一项自动控制保护功能，当不坐锅的时候电磁 炉不能启动、当在加热烹调时烹调结束只要把锅端离电磁炉面；电磁炉即会立即 停止工作；既省电、又安全，对于家用电器的电磁炉来说，面对广大的用电知识 不太丰富的用户；电磁炉增加此项功能真是独具匠心。目前电磁炉的锅检有两种类型；一种是电流锅检；一种是脉冲锅检。电流锅检：电流锅检是利用判断电磁炉交流电源进线上面电流的大小来判定电磁炉盘上面 是否坐锅；判断的原理是：在电磁炉开始工作时；电磁炉的炉盘上如果坐锅；锅 底就要产生涡流；就要消耗能量；电磁炉电源进线的电流就要增加；我们判断这 个电流增加的大小来估算出电磁炉的炉盘上是否坐锅；此种

33、方式判断灵敏度极 低，受负载功率大小、供电电压大小的影响；极容易出现误判。脉冲锅检：脉冲锅检利用了计算机的脉冲计数技术，来判断电磁炉面是否坐锅； 以确定是否允许电磁炉开启运行。前面的原理已经介绍；电磁炉的能量输出部分 （炉盘线圈）实际上是一个谐振电路（炉盘线圈和内部的电容器组成谐振电路）， 这个谐振电路的谐振频率就是电磁炉的振荡频率；这个频率在坐锅时和不坐锅时 完全不同；坐锅是谐振频率低约控制在 28K 左右；不坐锅时谐振频率大大高于 28K。脉冲锅检就是利用对这个振荡频率的周期数进行计数比较；当计数的结果 判定振荡频率为28K；则CPU认为有锅坐在炉面上；控制电路可以维持电磁炉正 常工作；当

34、计数的结果判定振荡频率高于28K；则CPU认为电磁炉面没有坐锅； 控制电路则关闭电磁炉进入待机状态。脉冲锅检的灵敏度高；不受负载功率大小、 供电电压的变化影响；控制精确、稳定、可靠。二、电路分析 1、 电流锅检：电流锅检是判断电源供电电路交流电流的大小；估算出炉盘上是 否坐锅；就要在电源进线处设置一个检测流过交流电流的大小的装置，图 1 所示 就是电流锅检的等效电路图。CPUD1F?过誠保护控嶽D27.y 丿-;.L2图1L1*舟祁.祢;诀独 W尤转锅椀基淮电压” +311V图1 电路实际是一个电磁炉的供电电路；图中整流桥堆 D2 就是电磁炉的供电整 流元件。220V的交流电经过D2整流、C2

35、滤波后输出+311V的直流电压；供电磁 炉的振荡及功率输出使用。在交流供电电路的输入部分；接了一只电流互感器T。 电流互感器的构造类似是一个变压器； L1 是初级线圈；用较粗的导线绕制；圈 数只有一匝；次级用较细的导线绕制；圈数有近几千匝以上（初级线圈的直流电 阻因为就是粗线绕制的一匝；其直流电阻基本为0欧姆；次级线圈的直流电阻根 据不同的类型从几十欧姆到近几百欧姆之间变化）。T 的初级线圈 L1 串联在电磁炉的交流供电的电路中,电磁炉工作时；电磁炉供电 电流经L1流通，由于L1只有一匝；线径又特别粗；所以不会对电磁炉的供电产 生任何压降的影响。由于T是一个变压器；只要初级线圈L1有电流流过；

36、次级 线圈L2的两端就必定有电压产生；这个电压的大小与L1流过的电流大小及L2 的圈数有关，当L2的圈数确定；这个电压于L1流过的电流成正比。也就是说； 当电磁炉的工作电流越大； L2 两端的电压就越高。次级线圈 L2 的圈数有几千匝，电磁炉正常工作时；初级 L1 线圈的电流有约4 至5安培的电流，这个电流可以在L2两端产生约近10V的交流电压，在没有坐 锅的状态下，炉盘线圈没有功率输出；电磁炉整机的电流会非常的小（小于 0.05 安培）这时L2两端的电压极小（几十毫伏）。这个坐锅和不坐锅的巨大的电压 落差变化经过CPU的接口送入CPU内部。在 CPU 的内部有一个“锅检电压比较”电路；和事先

37、设定好的“锅检基准电压” 进行比较，如果电磁炉启动瞬间后，这个输入的电压高于基准电压；则认为有锅 坐在炉盘上，电路就维持正常启动状态工作，持续振荡工作通过锅对食品加热。 如果电磁炉启动后；这个输入的电压极小，远小于“锅检基准电压”；则认为电 磁炉盘上面没有坐锅；输出控制电路这控制电磁炉停止振荡工作，电磁炉处于待 机状态。在一般的采用有电流互感器电流检测的电磁炉电路中；这个经过 D1 及 C1 整流滤 波后的电压在有些电磁炉中也作为电磁炉的过流保护控制之用，当因为某些原 因；电磁炉发生异常过流现象时， L2 的电压就会较大幅度的上升（大大于电磁炉 正常工作时的电压），CPU内部的过流保护控制电路

38、检测到这个上升的电压；即 会判断电磁炉有故障；从而发出信号关闭电磁炉的工作。电流锅检很容易发生错误判断，例如在不坐锅的情况下，如果炉盘线圈出现轻微 的短路、或IGBT管有轻微漏电的情况下；即使不坐锅；流过互感器T初级线圈L1 的电流也会很大，此时电流锅检电路就会判断为有锅；开启电磁炉工作；结 果出现了严重的损坏电磁炉的现象发生。2、 脉冲锅检：脉冲锅检是判断电磁炉内部振荡器在坐锅和不坐锅时振荡频率的不同，从而判断 是否要开启电磁炉或关闭电磁炉的工作；这种脉冲锅检判断方法大大的优于电流 锅检的判断方法；在现代比较好的品牌电磁炉均被采用。电磁炉的振荡频率一般都设计在坐锅时 25K 以上 30K 左

39、右。这个频率的大小是由 电磁炉内部的谐振电容（约 0.3 微法）、炉盘线圈、及锅底决定，下面公式所示；1振荡频率=2托亦在公式中二亍是常数不变的；式中的C是一个固定电容（就是电磁炉内部0.3微 法电容器）其容量也是不变的；而式中的L就是电磁炉盘的电感线圈。其电感量 L在坐锅时和不坐锅时是完全不一样的。电磁炉盘在坐锅时；电感量L就会变大, 电磁炉盘在不坐锅时；电感量就会变小。电磁炉的振荡频率就会因为坐锅或不坐 锅而变化。通过上面公式的计算：如坐锅时振荡频率设定为28K,不坐锅时振荡 频就会大幅度的上升。坐锅L电感量变大I 门也殒荡频率下降（28K）A A不坐锅L电感量变小卜林忻就彌醪频率上升（每

40、秒周期V v数上升）图2如果坐锅时的振荡频率设计为28K,那么不坐锅时振荡频率就高于28K许多甚至 高于 35K 以上；不坐锅时频率高；每秒的振荡周期数就高于坐锅时每秒的振荡周 期数,图2所示的上下的波形对比即为坐锅和不坐锅的振荡周期数对比。图3所示；就是脉冲锅检的电路原理图；这个在坐锅时的振荡频率为28K；经过 比较器电路U2B的（14）脚输出28K 频率的方波；这个方波除了去激励 IGBT 功率管之外,还送往郝铭Off 118坐锅L电感杲变大 振蒜频率卡降（28K）丁ig311VR11待机控粽控測电踏图3 电磁炉的CPU控制电路中的脉冲计数电路。脉冲计数电路对U2B （14）脚送来的 振荡

41、信号进行以 250 微秒为一个时间段；对振荡信号进行取样计数，如果坐锅时； 振荡频率为28K/秒，那么在250微秒的时间段，就能检测到7个振荡周期的方 波。此时 CPU 内部的脉冲计数电路也是以 250 微秒时间端 7 个脉冲标准计数（考 虑到锅的差异及锅放置位置的差异可以对6至8个脉冲的计数都属于正常计数范 围,也就是坐锅时；振荡频率可以由 24K 到 32K 范围都正常）。这时计数电路在 250 微秒计数，通过的脉冲数7 个正常，电路则维持启动正常工作继续对锅及食 品加热。如果在 250 微秒时间段计数脉冲超过 8 个甚至 9 个、10 个这就意味着；电磁炉 的振荡频率大大的上升；为什么会

42、上升？只有不坐锅振荡频率才会上升。计数电 路计数把这个误差通过控制电路；控制电磁炉停止振荡进入待机状态，图 4 所示。 不坐锅时回送到 CPU 的脉冲个数显然上升,计数不能通过。R11待机控制控制电胳图3狀冲记数 灯片环淮计龜）4 一厶二二二厶二麗程：250秒超过了个周期腿冲orriing.i开启电磁炉的瞬间；当谐振电路还在振铃状态时锅检电路就开始计数，因为此时 的振铃频率在坐锅和不坐锅就已经不同，如果不坐锅，显然振荡频率大大上升， 图 5 所示；显然第一次计数就不能通过，不过此时并不马上控制关机；要再通过 第二次；第三次计数，都检测到计数频率高才通过控制电路关闭电磁炉工作。计 数的间隔不同的

43、电磁炉不同，是由软件控制，可以一秒一次；可以一秒两次，总 之只要电磁炉开启，脉冲锅检计数电路就不停的工作，所以在对食物加热的过程 中，只要把锅端离炉面，电磁炉即会立即停止工作；可见脉冲锅检是非常准确、 安全、可靠的。买电磁炉应该认准这样的！未完下集电磁炉的功率控制原理及功率控制电路。注释电压比较器和运算放大器的基本知识2010年 7月 16 日，14:04:44 | 郝铭电压比较器和运算放大器的基本知识一、电压比较器的基本知识电压比较器已经广泛的应用在各种的控制电路和保护电路中；特别是在现代的液 晶、等离子平板电视中，更是普片应用。在平板电视中特别是故障率较高的开关 电源、驱动电路、背光板电路

44、中的保护电路比比皆是；对电路的安全、保护起到 极大的作用，同样给我们的维修也带来一个提升；必须了解、掌握电压比较器的 原理、工作方式才能顺利的、成功的完成故障的维修，下面简单的介绍一些电压 比较器的必备知识。电压比较器是对两个模拟电压比较其大小，并判断出其中哪一个电压高，哪一个 电压低；并在输出端以高电平或低电平表示比较的结果来。既然是把两个电压进行比较；并且有一个比较结果的输出端，那么这个比较器就 必须有3 个端子（除了供电及接地）；两个进行比较模拟电压的输入端；一个显 示比较结果的输出端，图 1 所示就是一个在电路图上常用的电压比较器的符号。豁博/7V77. n才5翌U霸薔焉同相输入端vc

45、c图1图1 的符号中；左边是两个输入端；其中一个有“+”号标志的称为同相输入端； 有“”号标志的称为反相输入端；这两个端子输入需要进行比较的模拟电压。 右边是一个输出端，输出比较的结果。两个输入端之间电位的高低和输出端电平的高低关系如下：当同相输入端电压高于反相输入端电压时：输出端为高电平。当同相输入端电压低于反相输入端电压时：输出端为低电平。一般常用的比较器的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体管，在使用时输出 端到正电源一般需接一只上拉电阻（选3-15K）。这种输出称为OC输出 （Open-Collector）即集电极开路输出；图2虚线框内所示是BA10393内部电路原 理图；图中显示；输

46、出端的晶体管Q6的集电极在内部是开路状态；没有和任何 地方连接；在具体应用时需要如图 3 所示在电源和集电极之间，连接一只上拉电 阻；或者如图4所示连接一个分压电路（电源可以直接是本电压比较器的VCC, 也可以是另外的单独电源+B； +B电压可以根据需要选取不同的电压值）。e图2郝筋-博客 乔工fi drrjTrTgssQLJT以图 5、为例做一个实验以了解电压比较器的特性；图4郝踰專客曲敏11亘m I iI g. s+B郝貉博笔氓农h aom trig；cc图 SV R1T3V在图5 是图R2电压比较器的同相输入端被由Ri、R2组成的分压电路设定为3V （这就 比较器的基准电压），电压比较器

47、的反相输入端连接在一个电位器的动臂上，匚=|电位器的两端连接于6V电压丄面，下端为0V丄端为6V。在图5中电压比较器的同相输入端被由Rl、R2组成的分压电路设定为3V （这就 是比较器的基准电压），电压比较器的反相输入端连接在一个电位器的动臂上， 电位器的两端连接于6V电压上面，下端为0V上端为6V。此时把电位器的动臂置于电位器的最下端（图中电位器下端虚线箭头所指 部位）；这时电压比较器的反相输入端电压即为0V。在这种状态下；电压比较 器的同相输入端电压高于反向输入端电压；输出为高电平。这时逐步的向上移动 电位器的动臂（图中箭头方向），此时：电压比较器反向输入端的电压逐步上升； 当电位器的动臂

48、移动到3V位置时；反向输入端的电压也上升到3V,此时；同相 输入端的电压（3V）等于反相输入端的电压；此时；输出端的电压仍然维持原来的高电平不变；只有电位器的动臂继续上移；当反向输入端的电压超过同相输入端的电压；即大于3V时；输出端的高电平迅速跃变为低电平。电压比较器的灵敏度都非常的高；当在上述情况下；当电位器的动臂上升；反向 输入端电压只要超过同相输入端电压0.005V （5mV）时；电压比较器的输出端电 平就从高电平迅速转换为低电平；根据不同的电压比较器的型号这个反转的电压 略有不同；但是都在2mV至10mV以内。同样也可以把电位器的动臂置于电位器的最上端；图 6 所示；这时电压比较器的

49、反相输入端电压即为6V。在这种状态下；电压比较器的同相输入端电压低于反 向输入端电压；输出为低电平。这时逐步的向下移动电位器的动臂（图中箭头方 向），此时：电压比较器反向输入端的电压逐步下降；当电位器的动臂下降到 3V位置时；反向输入端的电压也下降到3V,此时；同相输入端的电压（3V）等 于反相输入端的电压；此时；输出端的电压仍然维持原来的低电平不变；只有电 位器的动臂继续下降；当反向输入端的电压低于同相输入端的电压；即小于3V 时；输出端的高电平迅速跃变上升为高电平。+BR3777i/7VJrj=jcjrrjirj以把反相输入端设置为：基准电压输入端；同相输入端连接到电位器图7当然；也可 的

50、动臂上，这样当电位器的动臂仍然按图5的过程变化时；输出端电平的变化 则完全和图5相反。以适应不同的保护控制电路的应用。OC输出的优越性：1、可以任意的设定输出电平；只要改变+B电压的大小，那么输出端的高、低 电平的变化就可以在选定的+B和0V两个状态变换（此时R3的阻值也要适当改 变）。2、 输出端可以直接推动光耦或者发光二极管。只要根据不同的用途；适当的选 择+B电压的大小，就可以在保护控制电路中或者指示电路中控制光耦的动作和 发光二极管的亮度；图 8 所示。-Fvccw.haomirig.cc电压比较器的种类比较多，相对于其它类型的集成电路，电压比较器的电路则简 单的多，所以往往把多只独立

51、的电压比较器封装在一块集成电路中；共用一个 VCC 及接地端。在应用时；可以任意的应用其中的某一只或全部电压比较器电路。例如型号为 LM339 的电压比较器就是内部封装了4只电压比较器电路的 4电压比较器集成电 路，LM393电压比较器就是内部封装了 2只电压比较器电路的2电压比较器集成 电路，在设计电路时；可以根据需要选用，图9 所示；就是 4 电压比较器 LM339 和2 电压比较器 LM393 的内部电压比较器的排列方式和引脚功能。ZnnAFlHEJEJzzOn$Fl FlETEJ2U F CMLM339|LM393图9在本书介绍三星 KLS-320VE 背光板电路一章中；保护电路应用了

52、两块电压比较器 集成电路；IC102及IC502，型号是BA10393这是罗姆公司（ROHM）的产品，这 是一块双电压比较器集成电路，内部有两只独立的电压比较器电路，完成了背光 板电路中的；背光灯管断路保护、背光灯管欠电流工作保护及背光灯管高压过压 保护的作用。图9为BA10393电压比较器的外形图及引脚功能。530；站祐501921.4 0.11：ESf24加TVEE (T-|-1H2CXJT1 任二、运算放大器的基本知识： 在了解了上面的电压比较器的基本知识后，对于运算放大器的了解就容易多了。上面介绍的电压比较器电路，输入端是对两个模拟的电压进行比较；比较的结果 以高、低电平在输出端表示。

53、电压比较器的输出端实际就等效是一个“开关”。 要求的就是这个输出的“开关”反映要快、要灵敏。我们可以简单的看成电压比 较器就是一个模拟电压控制的“开关”。主要应用在控制、保护等电路中。运算放大器；是一个实实在在的模拟信号的放大电路，它的输入端输入一个变化 的模拟量（例如音频信号、或者一个线性变化的直流电压）；在输出端就输出一 个幅度放大的但是其波形完全相同的不失真的信号（输出信号波形各个部分的比 例和输入信号波形各个部分的比例相同）。所谓冠于：“运算”两字；是输出信 号是输入信号经某种数学运算的结果；就是输出信号的各个部分是输入信号对应 的各个部分的倍数关系（就好像输出信号各个部分的电压幅度是

54、输入部分各个部 分的的乘积结果）；好像是把信号的幅度进行了乘法运算一样。也就是说运算放 大器是一个优秀的线性放大电路。运算放大器是由晶体管等放大元件组成，晶体管等放大元件的本身就是非线性元 件，要用非线性的放大器件做成线性的放大器困难是多多的。运算放大器的组成 采用了很多的措施完成信号基本上接近线性的放大。运算放大器的核心是一个具有恒流源的差分放大器，由于恒流源的作用尽量的保 证晶体管的工作点，能在晶体管特性曲线比较线性的一段工作，并且采用了深度 的负反馈使整个运算放大电路对信号具有较好的线性放大。一个运算放大器为了 保证有一定的增益，都是采用多级直流放大器的组合，在制造时就在一个芯片上 完成

55、，以集成电路运算放大器的形式出现；保证了良好的耦合特性及稳定性。所 以运算放大器就是高质量的模拟放大器的代名词。广泛用于模拟电子电路、仪器以及模拟计算机中，也可以接成不同的电路形式， 应用非常广泛，在早期是用在模拟计算机中也曾做加法器、乘法器用。图 10 由于运算放大器的核心是一个差分放大器，所以就有两个输入端，和一个输出端， 其在电路图上的表示符号，引脚的位置和电压比较器一样；图 10 所示；两个输 入端和输出的关系也有同相输入端和反相输入端的称呼。这两个输入端都可以输 入信号（对称的差分信号）；也可以，一个输入端设定为基准电压，一个输入端 输入模拟信号，图11是运算放大器LM358内部的电

56、路原理图，可以看出比上面 的电压比较器复杂的多，而且并不是OC输出，图12是该运算放大器的引脚图， LM358 内部有两只独立的运算放大器电路，也可以各自单独运用。运算放大器既然能把信号进行放大，显然我们用他来代替电压比较器作为电压比 较用也是没有问题的，就有许多电路的电压比较电路就采用了运算放大器电路完 成的。不过运算放大器作为电压比较器使用；其灵敏度、反映速度都要差的多， 还是不要这样替代用的为好，但是电压比较器是绝对不能作为运算放大器用的。在一般的电路原理图上运算放大器和电压比较器，光从符号上很难区分图纸上表示的是运算放大器还是电压比较器，只能通过对电路的分析，进行判图cour3IN1

57、fTw巨I 利N2T -j：.-ou百-伽fTJ OJT2图 12图1 3是一款背光板直流亮度控制电路的直流亮度控制电压的前端放大电路。I1口通血 BAJ53KitUDUJb AEUJJRM 皿曲.赴倉花煎-4 莖朋匪汪f图 13 放大电路采用了一块双运放集成电路BA10358；左边输入的是03.3V变化的直 流电压，右边输出的是加到多个亮度控制电路的控制电压，左边的一块运算放大 器的同相输入端连接在 R013 和 R010 组成的分压电路上，显然同相输入端是接的 基准电压，反相输入端接直流控制电压，显然左边的运算放大器的输入端和输出 端的信号相位是反相关系。右边的运算放大器的输出端和反相输出端是直接连接在一起；这样右边的运算放 大器就接成了一个“电压跟随器”的电路形式，虽然电压增益是1；但是输出阻 抗大大降低，具有很强的带负载能力，图13，中就支持了 4 个电路的控制作用。电压比较器和运算放大器虽然符号一样；但是用处是不一样；一个是“比较开 关”、一个是“模拟放大”，一个需要“速度”、一个需要“线性”。由于篇幅的关系只是介绍了电压比较器和运算放大器的一些简单入门知识。