電磁爐的基礎原理

文件目錄
第一章 電磁爐的基礎原理的詳細介紹
第二章 電磁爐拼裝框架圖
第三章 電磁爐的基本上加熱作用及維護功能介紹
第四章 電磁爐的電路原理圖各作用一部分的剖析
第五章 電磁爐普遍出現異常常見故障剖析之“六脈神劍”
第六章 電磁爐電子器件的認別以及精確測量方法
第七章 電磁爐上電子器件的規格型號與作用介紹
電磁爐因為具備熱效高、方便使用、無煙薰、無液化氣環境污染、食品衛生安全等優勢，特別適合現代家庭應用

第一章 電磁爐的基礎原理的詳細介紹
電磁爐的加熱基本原理 電磁爐又被稱為電磁爐，分成直流（低頻率）和高頻率二種。在其中，直流電磁爐工作中簡易靠譜，但躁聲大，熱效低，這兒所指的電磁爐指高頻率電磁爐。 電磁爐是運用電流的磁效應將電磁能變換為熱能工程的原理。由整流器電路將50/60Hz的溝通交流電壓轉化成直流電電壓（AC-DC-AC、溝通交流-直流電-溝通交流），再通過操縱電路將直流電電壓轉化成工作頻率為20~35KHz的高頻率電壓，快速轉變的電流量穿過電磁線圈造成迅速轉變的電磁場，當磁場內的磁感線根據金屬器皿底端金屬材料身體內造成成千上萬的小渦旋，使容器自身自主快速發燙，隨后再加熱容器內的物品，做到客戶應用的結果。 如下圖1


圖2

如下圖2。電流的磁效應加熱的主要全過程，最少必須整流器模塊、功率開關管、功率開關管推動操縱模塊、加熱電磁線圈模塊及炒鍋等構件。電磁爐是應用高頻率電流的磁效應加熱。它將電壓整流器過濾后獲得的脈沖直流電變換為高頻率電流量，根據加熱電磁線圈創建高頻率電磁場，磁感線經線圈與金屬器皿底端組成的磁控制回路透過爐腔功效于底鍋，運用小電阻器大工作電流的短路故障熱電效應造成發熱量，在底鍋產生渦旋而發燙，具有加熱容器中的食材的功效。 一般來講,容器一般是用鋼制、鐵制原材料來加熱，鋁、銅因為體積電阻率過小，而不容易被加熱，瓷器、木等又因為體積電阻率很大，使造成電流量過小，因此也不容易被加熱。


第二章 電磁爐拼裝框架圖


電磁爐整體零件一般包含如下所示：
1、陶瓷薄板： 又叫陶瓷材料板，坐落于電磁爐頂端，用以炒鍋的墊放，具備充足沖擊韌性，耐腐蝕浸蝕，耐高溫沖擊性。 2、上 蓋： 用耐高溫塑膠做成，做為家用電器的外保護套。
3、面 膜： 用塑料膜做成，用以作用表明及功能鍵實際操作標示。
4、燈 板： 又叫表明控制器，坐落于殼內，開展作用表明及作用功能鍵實際操作。
5、爐腔感應器部件：坐落于殼內，嵌在發燙盤的正中間，用塑膠頭或其他方法抵住陶瓷薄板，用以操縱爐腔炒鍋的溫度。
6、加熱線盤：坐落于殼內，主工作中元器件，發送磁感線，本身也會發燙。
7、主 控 板：又叫電源板、電腦主板，坐落于殼內，做為電變換的操縱的主工作中一部分。
8、電源插頭及線卡：聯接電壓與電磁爐，給予開關電源安全通道。
9、電 風 扇：坐落于殼內，根據進風將爐內熱量帶出殼外，起減溫功效。
10、下 蓋： 用耐高溫塑膠做成，做為家用電器的下保護套，及支撐點內部配件及炒鍋功效。

第三章 電磁爐的主要操縱作用及維護功能介紹
電磁爐分表明一部分和電腦主板操縱一部分
1、一般作用表明 1)、顯示介面有LED發光二極管表明方式、數碼顯示管、LCD液晶顯示屏、VFD熒光屏表明方式幾類。 2)、實際操作方法有輕按功能鍵、薄膜開關、觸摸開關、伺服電機、電阻器等方式。 3)、實際操作作用有加熱火力點調整、全自動控溫設置、定時開關機、預定開/待機、用電量電壓查看、全自動作用和全自動作用（蒸制、熬粥、熬湯、做飯）、手動式作用（煎、炸、抄、烤、火鍋店）等美食作用。 4)、應用電壓范疇分2個不一樣電壓段，220VAC～240VAC機型在100VAC～280VAC或100VAC～120VAC機種在85VAC~144VAC中間可連續性工作中，適用50/60Hz的電壓工作頻率。應用自然環境溫度在－20℃～45℃。 標明： a）、功率導出：輸出范疇120W~2200W中間 b）、溫度操縱: 即定溫控制。 c）、按時操縱: 可開展時間設置待機或啟動。 d）、尺寸物檢驗:低于一定范圍的金屬材料將不被加熱。Φ60~Φ100、Φ80~Φ120
2、維護作用
具備炒鍋過熱維護、炒鍋空燒保、爐腔感應器開過流保護、爐腔無效維護，IGBT測溫傳感器開過流保護，IGBT溫度限定操縱和過熱維護、高壓低壓維護、 2鐘頭無功能鍵維護、浪涌保護器電壓/電流量維護、高低溫試驗自然環境工作模式，VCE過電壓保護、過零檢驗、尺寸物檢驗，炒鍋材料檢驗。 標明: a）無鍋警報，無鍋或炒鍋材料不對，小物件：終止加熱。若在1分鐘內監測到有鍋，則全自動撤出警報情況，并修復原先運行狀態。 b）高/低電壓維護，當電壓電力網電壓起伏超過工作中范疇時，應能終止功率導出并警報，例如超過100~280V時出“低‘E1’”或“高‘E2’”； c）爐腔感應器引路時，啟動1分鐘后檢驗，終止功率導出及警報，表明“E3”； d）爐腔感應器短路故障時，終止功率導出及警報，表明“E4”； e）IGBT感應器引路時，啟動1分鐘后檢驗，終止功率導出及警報，表明“E5”； f）IGBT感應器短路故障時，終止功率導出及警報，表明“E6”； g）主感應器無效，終止功率導出及警報，表明“E7”； h）影響維護,當電力網上造成一瞬間髙壓或浪涌電壓時，電路終止功率導出，中止工作中2S，當影響除去后能回應作用導出。 i）溫度保護/空燒維護,因為電磁爐為加熱家用電器，內部許多元器件在運行的時候會產生發熱量，當溫度過高時易能警報并終止功率導出，指示燈閃動，待溫度降低后修復加熱 j）IGBT溫度太熱,當高電壓低功率全自動提升功率以減少IGBT升溫，假如發現異常升溫，則溫度做到95℃～110℃則終止加熱維護,待溫度小于65℃上下修復加熱。 [Page]

以富士寶電磁爐為例子

3、電路操縱上，除有以上作用的電路外，還應該有如下所示姿勢電路：
a） 溝通交流轉直流電，根據整流橋堆開展變換；
b） 開關電源變換，將弱電轉化成弱電安裝，給予18V，5V。
c） 過零電路（同歩電路），當IGBT的反壓降至最少時才開啟IGBT；
d） IGBT推動電路
e） 串聯諧振電路，
f） 功率操縱電路，將PWM開展積分解決，開展不一樣檔下的功率操縱；
g） 檢鍋電路；
h） 反壓維護電路，將IGBT工作中反壓操縱在有效范疇內；
I） 髙壓維護電路
J） 功率校正電路，根據可變電阻開展
K） 蜂鳴器驅動電路，風機推動電路，溫度傳感器抽樣電路
L） 主集成ic電路
m） 表明及功能鍵操縱電路


第四章 電磁爐的電路原理圖各作用一部分的剖析
電磁爐電腦主板基本原理程序框圖

電腦主板分為10絕大多數：
1、主控制回路的主串聯諧振電路剖析
2、IGBT推動電路剖析：(推挽電路式電路，高電平推動合理)
3、電流量抽樣電路
4、影響維護電路
5、電壓AD抽樣電路
6、同歩電路和壓控/自激振蕩電路
7、反壓維護與PWM操縱電路
8、爐腔感應器與IGBT溫度傳感器抽樣電路
9、風機操縱電路
10、開關電源電路電路

一、主控制回路的主串聯諧振電路剖析

由機械電子電路構成的電磁爐（Inductioncooker）是一種使用電流的磁效應加熱基本原理，對鍋身開展渦旋加熱的新式爐灶。主電路是一個AC/DC/AC逆變電路，由橋式整流器和電壓串聯諧振逆變電路組成，當電磁爐負荷（炒鍋）的尺寸和材料產生變化時，負荷的等效電路電感器會產生變化，將導致電磁爐主電路串聯諧振轉變，造成電磁爐的導出功率不穩定，便會使功率管IGBT過電壓毀壞。在這里先剖析電磁爐主串聯諧振電路網絡拓撲結構和運行環節是什么樣的。 1）電磁爐主電路網絡拓撲結構 電磁爐的主電路如下圖1所顯示，電壓經橋式整流器轉換為直流電源，再經電壓串聯諧振逆變電路轉換成工作頻率為20～35kHz的交流電流。電壓串聯諧振逆變電路是低開關損耗的零電壓型（ZVS）變換器，功率開關管的開關姿勢由單片機設計操縱，并根據推動電路進行。


電磁爐的加熱電磁線圈盤與負荷炒鍋可以當作是一個中空變電器，次級線圈負荷具備工作能力的電感器和電阻器，將次級線圈的負載電阻和電感器折算到初中級，可以獲得圖2一樣的等效電路電路。在其中R*是次級線圈電阻器反射面到初中級的等效電路負載電阻；L*是次級線圈電感器反射面到初中級并與初級電感器L相累加后的等效電路電感器。


2）電磁爐主電路的運行全過程 電磁爐主電路的運行全過程可以分為3個環節，各階段的等效電路電路如下圖3所顯示。剖析一個運行周期時間的狀況，界定電源總開關啟用的時時刻刻為t0。時鐘頻率波型如下圖4所顯示。

2.1 [t0，t1]電源總開關關斷環節 按電源總開關零電壓啟用的特性，t0時時刻刻，電源總開關上的電壓uce=0，則Cr上的電壓uc=uce－Udc=－Udc。如下圖3（a）所顯示，電源總開關啟用后，開關電源電壓Udc加進R*及L*環路和Cr兩邊。因為Cr上的電壓早已是－Udc，故Cr中的交流電為0。電流量僅從R*及L*環路穿過。流過IGBT的電流量is與穿過L*的電流量iL相同。由圖3（a）得式（1）。

由此可見，iL依照指數值規律性簡單提升。穿過R*產生了功率導出，穿過L*而存儲了動能。抵達t1時時刻刻，IGBT關閉，iL做到最高值Im。這時，仍有uc=－Udc，uce=0。iL換相逐漸注入Cr，但Cr兩邊的電壓不可以基因突變，因而，IGBT為零電壓關閉。
2.2 [t1，t2]串聯諧振環節 IGBT關閉以后，L*和Cr相互交換動能而產生串聯諧振，與此同時在R*上耗費動能，產生功率導出。等效電路電路如下圖3（b）及圖3（c）所顯示，大家也將其分成兩個階段來探討。波型如下圖4中的iL和uc。

由圖3(b)、圖3(c)的等效電路電路可獲得式（3）方程的解。 L*(di/dt)＋iLR*＋uc=0 Cr(duc/dt)=iL （3） 由狀態變量iL(t1)=Im，uc(t1)=－Udc， 解微分方程求解式（3）并帶入狀態變量，可獲得以下結果：

IGBT上的電壓

式中：δ=R*/2L*為衰減系數；

φ是由電路的初始值和電路主要參數選擇的初相位角，β是僅由電路主要參數選擇的iL落后于uc的相角。 由里面的結果能夠看見，當IGBT關閉以后，uc和iL展現損耗的正弦函數震蕩，uce是Udc與uc的累加，它展現以Udc為軸心的損耗正弦函數震蕩，其第一個正最高值是加進IGBT上的最大電壓。最先是L*釋放出來動能，Cr消化吸收動能，iL正方向流動性，一部分基礎代謝在R*上。在t1a時時刻刻，ω（t－t1a）=　＋β，iL=0，L*的力量釋放出來結束，uc做到最高值Ucm，因此，IGBT上的電壓也做到最高值uce=Ucm＋Udc。這時Cr逐漸充放電，L*消化吸收動能，當ω(t－t1)=φ時，uc=0，Cr的力量釋放出來結束，L*又逐漸釋放出來動能，一部分耗費在R*上，一部分向Cr電池充電，使uc反方向升高，如下圖4所顯示。 隨后，Cr逐漸釋放出來動能，使iL反方向流動性，一部分耗費在R*上，一部分轉化成磁場能。在uc貼近0以前，ω(t－t1)=φ＋2β之時，iL做到負的最高值。當ω(t－t1)=π＋φ時，uc=0，Cr的力量釋放出來結束，轉由L*釋放出來動能，使iL再次反方向流動性，一部分耗費在R*上，一部分向Cr反向充電。因為Cr左端電位差被開關電源箝位于Udc，故右邊電位差持續降低。當ω(t－t1)=ω(t2－t1)，即t=t2時，uc=－Udc，uce=0，二極管D逐漸導通，使Cr左方電位差不可以再降低而箝位于0。因此，uc不會再轉變，電池充電完畢。可是，L*中也有剩下動能，iL并不以0，t2時時刻刻iL(t2)=－I2。這時，在主控制板的操縱下，電源總開關逐漸導通。因而，是零電壓啟用。 [Page]
2.3 [t2，t3]電感器充放電環節 如下圖3(d)所顯示，可獲得方程式：L*＋iLR*=Udc狀態變量為：iL(t2)=－I2。 解此線性微分方程并帶入狀態變量，可獲得： L*中的剩下動能，一部分耗費在R*上，一部分回到開關電源，iL的平方根按指數值規律性損耗，在t3時時刻刻，iL=0，L*中的力量釋放出來結束，二極管當然阻隔。在uc=－Udc即uce=0時，電源總開關早已啟用，在開關電源Udc的激發下，iL又從0逐漸正方向流動性，反復[t0，t1]環節的全過程。
二、IGBT推動電路剖析：(推挽電路式電路，高電平推動合理)



功效：保護IGBT靠譜導通與關閉。 IGBT推動電壓最少必須16V，Q1（PNP管）、Q2（NPN管）構成推挽電路式推動電路，他們的基本工作原理是： 1、當輸入數據信號為高電平時，Q2導通，Q1截至，18VDC電壓商品流通，給IGBT的G極給予門極電壓，IGBT導通。線盤逐漸儲能技術。 2、當輸入數據信號為低電頻時，Q2截至，Q1導通，IGBT的G極接地裝置，IGBT關閉。這時線盤磁感應電壓對諧電容放電，產生了LC震蕩。 3、R6電阻器在三極管截至時，把IGBT的G極殘留電壓迅速降低。C11電容器做為高頻率旁通，此外做為輕緩推動電路波型功效，ZD1穩壓管，平穩IGBT的G極電壓，防止輸入電壓過高時，毀壞IGBT。 在檢鍋時，如下圖2.1所顯示，波型并不是很理想化，有點兒形變。當檢到鍋工作中后，如下圖2.2所顯示，操縱推挽電路電路的波形圖與推動IGBT波型很類似，輸出功率越大，波型的高電平的總寬越大，B點的波型底端平，緣故是LM339操縱的一路內部三極管導通接地裝置。而A點的波型底端比地略高一點。再返回零電壓。 此電路非常容易出現的問題為通電燒機,為推動電路導出高電平造成,溫高、高壓瓷片電容有什么問題。

三、電流抽樣電路


功效：分辨有沒有炒鍋、勻速運動電流、平穩調整輸出功率給予意見反饋輸入電流
電流電壓互感器T1的次級線圈測出的溝通交流（AC）電壓.經D9～D12構成的橋式整流電路整流器，EC3電解電容器過濾光滑、由電阻器R15、RJ41、RJ16分壓電路后，所獲取的電流電壓送至CPU，該電壓越高表明開關電源輸入的電流越大，休眠時電流抽樣基本上為零，如下圖3.1所顯示， 電流越大，A點的電流電壓波型幅度值越高，B點的抽樣點就越高，表明輸出功率越大。電容器EC3選值時不可很大，假如太大，會導致電容器蓄電池充電時間過長，危害載入電流AD時間，進而會造成啟動時，輸出功率升高的時間比較慢。 VR1電阻器作校正輸出功率用，根據VR1電阻器的尺寸，就可以調整B點的導出電壓，電阻器越小，輸出功率越大，相反就輸出功率越小，一般調整電阻器在中間部位。 CPU依據檢測電壓AD的轉變，做出各種各樣姿勢命令 1分辨是不是放進適宜的炒鍋。（鍋具是不是低于Φ80（或Φ60）、是不是有偏鍋，電流過小，再判PWM是否較大，二者達到則算為無鍋） 2、限制較大電流，在低電壓時確保電流勻速運動或不超過。保護重要元器件工作中在規格型號規定區域內，及其避免輸入電源插頭或pcb線路板布線過電流不足導致燒壞。 3、相互配合電壓AD抽樣電路及電管控PWM的占空比，令功率長期保持。 此電路易發生的狀況：輸出功率砸死、輸出功率改變、無電壓導出、時斷時續加溫

四、影響保護電路
1、電流保護電路


功效：浪涌保護器保護電路，監管輸入電力網的出現異常轉變，在有出現異常時，關閉IGBT開展保護 1、一切正常業務時，LM339的1腳內部三極管截至，電阻器R19把1腳電壓變成高電平，當開關電源輸入端發生大電流時，1腳內部三極管導通，導出低電頻，CPU聯接的終斷口通過二極管D18被降低，CPU檢驗到低電頻時傳出指令，讓IGBT關閉，起安全性保護功效，此保護歸屬于手機軟件保護，此外也有硬件配置保護，當1腳內部三極管導通，導出低電頻，立即降低推動電路的輸入電壓，進而關閉IGBT的G極電壓，保護了IGBT不被穿透，通常要分辨是手機軟件保護或是硬件配置保護方式是：通常手機軟件保護時，軟件會設定2秒才啟動，硬件配置啟動時間迅速不超過2秒左右。 2、C點電壓因為挑選的偏置是地，靜態數據時，C 點的電壓由RJ28、R27、R14電阻分壓所得的，當一切正常工作中起來后，電壓互感器磁感應輸入端電流，C點的電壓會降低，電流越大，C點電壓越低，如下圖4.1所顯示，因此A點電壓也會降低，B點為LM339負端RJ29、RJ25分壓電路后的標準電壓，當A點電壓降低到B點下列時，LM339翻轉，D點導出低電頻降低終斷口。根據調整輸入正負極端主要參數來更改影響的靈巧。 用專用工具查詢兩輸入端在至大功率工作中時，較為電壓越貼近越好，但仿止發生過于靈巧而造成終斷空隙。（變頻調速器上（不一定，可是較為能反映）一般影響較為大，在較大檔輸出功率較大電流時（190~210V中間電流較大）最易于發生，） 3、CPU依據終斷口檢驗開關電源輸入端浪涌保護器電流，程序流程檢驗到有低電頻，停止工作，起保護IGBT不會受到浪涌保護器電流所穿透。 [Page]此電路出現異常發生：檢鍋不工作中、不保護爆機
2、電壓保護電路

功效：髙壓保護電路，監管輸入電力網的出現異常轉變，在有出現異常時，關閉IGBT開展保護 1、電路的雙向保護（電流和電壓保護），由R53、R54、RJ55電阻器構成分壓電路電路，假如輸入電壓超出一切正常設置電壓值， A點的電壓便會上升，做到或超出三極管Q5的基極導通電壓0.7V以上，則Q5一直導通，因為三極管的C極收到LM339的1腳，即終斷口，因此程序流程檢驗到低電頻后會關掉導出，保護IGBT及主控制回路上邊的元器件不被燒毀。2、當有電壓浪涌保護器時，R53并接的電容器C28起功效，由于電容器兩邊電壓不可以基因突變，因此在一瞬間電壓起轉變，電容器就非常短路故障（藕合），A點的電壓會一瞬間變的很高，使Q5導通而讓CPU終斷口檢驗到。通常情況下A點的波形圖如下圖4.2所顯示。 此電路出現異常發生：檢鍋不工作中、不保護爆機。


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