电磁炉基础知识

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一、电磁炉工作原理

来源: 电磁炉的工作原理

1. 电磁感应现象

英国物理学家法拉第发现：如果磁场发生变化，就会在闭合回路中产生电流。麦克斯韦用数学解释了法拉第的观点，提出了：变化的磁场可以产生电场 。也就是，空间中有一个变化的磁场，比如说增大或者减小，那么在这个磁场上就会产生的电场，这个电场是一圈一圈的，我们称之为涡旋电场。
涡旋电场本身是没有电流的，假如在上面放一个导体，这样在电场的作用下，电荷就会发生运动，比如说正电荷正向运动起来（实质上是电子反向运动）。电荷运动起来，就能形成电流了。因为这个电流是涡旋形状的，我们称之为涡流。
所以，涡流就是在变化的磁场中有一个导体，这样的变化的电场就能产生涡流 。

2. 电磁炉

2.1.加热原理

电磁炉的内部有一个线圈，这个线圈有高频的电流I，一会正转一会反转不停的变化，这个高频的电流就会产生磁场，磁场会随着电流正转和反转的方向而发生变化。如下图所示，正转时，线圈产生向上的磁场（可以根据右手定则判断，即图中左边的磁场），当电流反向时，产生向下的磁场，即图中右边的磁场

那么在变化的磁场中就会产生一圈圈的涡旋电场，这个涡旋电场也是变化的（即图中蓝色笔画在磁场上的小线圈）

但是如果不放锅的话，这个电场是没有办法形成电流的，没有电流就不能生热。但是加入我们放一个导体锅进去，在锅的底部由于有涡旋电场的作用，就会形成电流，这个电流就是涡流。这个涡流会生热，所以电磁炉就能对这个锅进行加热。

2.2.锅具的要求

1.锅必须是导体
放一个陶瓷锅进去就不行，因为陶瓷不是导体，就算有电场也不会产生涡流，就不能产生热。
2.必须具有铁磁性
铁磁性可以加强磁场，在电磁炉内的加热线圈中产生高频电流，大概有20kHz（通过一些方法把50Hz的工频电流编程20kHz的高频电流），产生的磁场也在告诉变化，所以也能产生涡流电场，但是磁场不够强的话，产生的涡流就不够。于是就可以用铁，放进去就能加强磁场。
如果用铜或铝，虽然它是导电的，但它不是铁磁性的，所以它没有办法加强磁场，也就没有办法产生组够多的电流，这样锅也没办法生热。
还有一种就是，铁具有很好的导磁性，能够将大部分的磁场限制在锅具的底部范围，大部分磁场不会留出去。如果用铜或者铝，有些铜就会散发掉。
这两个特点决定了，我们只能用铁锅或者不锈钢锅。因此电磁炉的锅一般是专用的，换一个锅上去电磁炉会报警，会滴滴滴的响。

2.3.电磁炉的危害

因为电磁炉产生的是高频的电磁场，所以一定会辐射电磁波，大部分的电磁波被限制住了，但也有一小部分泄露出去了。所以对有部分特殊人群有危害，比如佩戴心脏起搏器的，如果离电磁炉太近，就会受电磁波的影响。或者有些戴着比较高级的电子手表，靠太近也会受到影响。对一般人而言，电磁炉还是比较安全的工具。

二 电磁炉主板及原理图

1. 电磁炉原理图

（来源: 电磁炉主板原理讲解）

1.1. 加热电路

主板上，220V从这两个端子进入，一个火线一个零线（下图1）。在电路图，火线经过F0101,250V,10A的保险丝（下图2），然后到整流桥的交流输入端（下图3），零线也是来到交流输入端。



下图为整流桥，一共四个引脚，220V加到中间两个引脚上。

通过整流桥进行整流，然后通过5uF进行滤波，对应主板上的无极性电容（四四方方的），是310V的滤波电容。也就是在电容的两端可以测得310v的直流电。



在原理图中的这个点，就能测得310v。

这个310v会经过加热线盘（下图），有两个端子，一个端子接在310v上面，另一个端子接在IGBT上。


接上后，这个310v就会经过加热线盘接到IGBT的集电极上，也可以得到310v的直流电。

在线盘上又并了一个C103电容，容量较小，只有0.3uF，但是耐压非常高，有1200v。主板上是和线盘的接线端子是并联的关系。

这个线盘和电容构成了LC谐振。

如锅这个310v想在线圈上进行充磁，那么就需要让IGBT打开。这个IGBT是和整流桥做在一起的，方便装在散热片上。
这个IGBT有三个引脚，分别为栅极，集电极，发射极，它的内部是场效应管和三极管的结合体。既具备三极管的大电流，也具备场效应管的高耐压。

如果IGBT导通了，310v就会顺着集电极流向发射极入地。

但是IGBT是要收单片机或者CPU的控制才能导通的。只有CPU划出脉宽方波控制信号，用来推动IGBT导通和截止，当发出高电平，IGBT导通，发出低电平时，IGBT截止。

单片机它所发出的信号非常小，弱信号是推动不了IGBT的，这时候就需要推挽放大电路。这个电路由两个三极管组成，一个是PNP型的，一个是NPN型的。
推挽放大电路的作用就是对弱信号进行放大，经过这个电路放大后的信号可以直接推动IGBT进行打开和关闭。

1.2. 副电源电路

单片机需要有供电，是由副电源产生的，所以在主板上还需要设计一个副电源主板电路来产生呢个5v和18v。5v是提供给单片机供电，18v是提供给IGBT，推动他的导通和关闭；另一路是加到散热风扇上。

220v除了去往整流桥，还去往另一路电路，经过二极管整流，再经过电阻限流，在经过滤波电容进行滤波，其容量为4.7uF，耐压值为400v。
火线和零线上都有二极管的原因是，如果外部火线接到电路中的火线，那么副电源也有电压可以下来；如果火线接零线上面了，也有电压从另外一个二极管下来。无论火线接在哪个电路上，都有电压给副电源提供供电。如果这两个二极管损坏了，就会导致副电源不能正常工作


那么经过了限流电阻后的电压为310v的直流电，会经过右边副电源变压器的初级线圈，然后下来经过下面电源芯片的5678脚，这四个脚都是连在一起的。


下图中左边的元器件是副电源变压器，右边是控制芯片。

那么测量芯片的5678脚就可以得到310v的电压。
副电源电路也是一个小型的开关电源电路。一般的开关电源电路都有开关管。但是在这个原理图上没有开关管，是因为它被做在了电源芯片的内部。
芯片控制内部的开关管导通，就会经过导通的开关管入地。

入地后就会在变压器的初级线圈上进行储能，此时初级线圈是上正下负的，电流也是从上往下流。

当芯片控制开关管截止，初级线圈就会产生下正上负的，电流往上流。此时由于左边是正，右边是负，就会产生从左往右流的电流。310v和变压器线圈所产生的电压，想叠加就会产生一个尖峰电压，这个电压会再次加到控制芯片内部的开关管上。


为了防止尖峰电压把开关管给击穿，就设计了尖峰吸收电路（在初级线圈的左边），通过二极管整流，给电容吸收掉尖峰吸收电压，通过电阻放掉尖峰吸收电压。等待初级线圈第二次的吸收。

当控制芯片控制内部的开关管截止，在线圈中储存的磁能就会向外释放，就会被次级线圈感应出高频交流电，再通过D202二极管整流为一个脉动的直流电。

这个脉动的直流电经过滤波电容进行整流，然后输出一个18v的直流电。

左边有一个18v的稳压二极管D204，如果没有这个稳压二极管，可能输出的就不是18v。如果次级线圈感应出来的是20v的电压，那么有了这个稳压二极管，输出的电压会始终稳定在18v。因为这个18v是推动IGBT导通的，所以一定是稳定的18v。

这就是经常说的，如果IGBT被击穿了，我们要重点检查下图18v的稳压二极管。同时还要重点检查旁边两个的三极管，

那么现在有了18v，IGBT和风扇可以正常工作了，但是CPU还不能正常工作，还需要有5v的电压送给CPU。
在这点输入端是18v的直流电，通过4.7欧的限流电阻，经过7805三端稳压器（下图2），就可以直接输出一个5v的直流电，

在7805的旁边还有一个三极管，在风扇接口的附近，用于控制风扇的。如果风扇不转，要重点检查这个三极管。
如果没有5v的直流电，要检查7805。
如果没有18v，要重点检查前极有没有振荡。

2. 电磁炉主板

来源: 美的电磁炉主板原理
课程内容架构：

2.1. 工作原理

电磁炉是如何将电能转换成热能的呢？
在电磁炉中有一个饶了很多线圈的线盘，通过这个线圈产生磁场再产生涡流。当铁锅放到炉盘线圈上时，铁的物质遇到涡流就会产生摩擦，从而使锅体发热，就能够加热锅里面的食物。

2.2. 两大供电电路

2.2.1. 310v形成电路

电路板一通上电，310v电压正常，有310v之后，然后就会流过加热线圈，就会产生磁场。
310v是直流电，通过线圈之后还是直流电。

这个线圈相当于一个电感，是通直流，阻交流，也就是，直流电通过线圈没有阻碍的作用，交流电才被阻碍。

2.2.1. 副电源电路

这个18v的电压除了供给风扇，还有驱动igbt，控制其导通和截止的时间。通过IGBT告诉的开和关，从而产生频率为20到40kHz的高频电压，在线圈上产生高频磁场。

另外一路电压为12v，通过7805的稳压芯片，产生一个5v的电压，一个是送给CPU，另一个是给按键面板。还有后面的芯片给他供电。


我们操作电磁炉开机和关机和调节功率大小，都是由5v供电的电压，

2.3. 四大检测电路

2.3.1. 电网电压检测电路

用于检测市电是否偏高或偏低，如果太低了，只有180v，或者太高了250v，芯片检测到，就会发出故障码，电磁炉就会停止加热。

2.3.2. 电流检测电路

这个电路最主要的作用是检测IGBT的工作电流是否变大，CPU就会发出故障码，整机就会停止工作。

2.3.3. 同步检测电路

2.3.4. igbt温度检测电路

电磁炉在工作的时候，要实时检测他的温度，是否偏高，如果温度太高，就会烧管子。是由下图的热敏电阻来检测的，放置igbt因为温度过高而烧坏。

这四大电路检测出来的结果都会送给CPU，CPU检测到故障，就会发出响应的指令出来，或者报警或者故障码，电磁炉就会停止工作了，

2.4. 面板控制电路

它负责开机，关机，功能转换，定时，