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本文概述：由于電磁爐品牌眾多，不少雜牌電磁爐的市場(chǎng)占有量也很大。這些電磁爐一旦損壞后，尤其是單片機(jī)損壞后很難修復(fù)，有些配件也不容易買(mǎi)到，整個(gè)電磁爐就基本報(bào)廢了。目前在電子市場(chǎng)上出現(xiàn)了電磁爐通用電路板，也稱(chēng)萬(wàn)能電路板。這種電路板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，大線圈盤(pán)和小線圈盤(pán)可以通過(guò)跳線轉(zhuǎn)換使用，+18V和+12V風(fēng)扇電機(jī)電壓可選，價(jià)格也相對(duì)較低，很有市場(chǎng)。本文介紹一款標(biāo)注為精彩科技的電磁爐萬(wàn)能電路板的工作原理。
1．整機(jī)電路工作原理介紹
當(dāng)電磁爐接通電源后，產(chǎn)生+18V、+12V和+5V直流電壓，單片機(jī)電路復(fù)位，各單元電路進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。
按下開(kāi)機(jī)鍵后，單片機(jī)的20腳關(guān)機(jī)端口輸出低電平，使電壓比較器U3C進(jìn)入工作狀態(tài)；19腳開(kāi)機(jī)端口翻轉(zhuǎn)為低電平，使IGBT進(jìn)入初次導(dǎo)通狀態(tài)，然后經(jīng)同步電路和鋸齒波電路的作用，使加熱線圈盤(pán)與高頻諧振電容C3形成高頻振蕩(詳見(jiàn)下文開(kāi)機(jī)電路工作原理分析)。 電磁爐調(diào)節(jié)在不同功率擋位時(shí)，經(jīng)電流互感器反饋回單片機(jī)24腳的電壓值不同，單片機(jī)自動(dòng)輸出與所調(diào)節(jié)功率相應(yīng)的脈寬調(diào)制電壓信號(hào)PWM的占空比。另外，各輔助單元電路也進(jìn)入工作狀態(tài)。 當(dāng)再次按下開(kāi)機(jī)(開(kāi)、關(guān)共用一按鍵)鍵后，單片機(jī)的20腳輸出高電平，同時(shí)28腳停止輸出脈寬調(diào)制電壓信號(hào)PWM，將電壓比較器U3C的⑩腳(反相輸入端)的電平強(qiáng)制提高，U3C11腳(同相輸入端)的電平拉低，從而使IGBT截止，電磁爐停止工作。
2．單元電路工作原理分析 (1)低壓直流電源電路工作原理 該款電路板的低壓直流電源電路以開(kāi)關(guān)集成電路VIPer12A(見(jiàn)第2章相關(guān)內(nèi)容)為核心，外圍配以很少的分立元器件，電路很簡(jiǎn)潔，工作電壓范圍寬，在很多品牌的電磁爐中均有應(yīng)用。電路如圖4-5-1所示。 具體工作原理是： 220V交流電壓經(jīng)二極管D1、D2及整流橋堆BR1中的兩只負(fù)極二極管整流后，獲得的脈動(dòng)電壓經(jīng)隔離二極管D3、電容C12濾波后，加至開(kāi)關(guān)變壓器T1初級(jí)的一端，另一端接開(kāi)關(guān)電源集成電路U1的⑤、⑥、⑦、⑧腳。在開(kāi)關(guān)變壓器T1的次級(jí)獲得兩組交流低壓，分別經(jīng)二極管D5、D6整流，再經(jīng)電容C8、C9、C10、C11濾波后，獲得+18V和+12V電壓。同時(shí)，+12V電壓經(jīng)限流電阻R5限流，穩(wěn)壓集成電路U2穩(wěn)壓、電容C13和C14濾波后，獲得+5V電壓。
圖4-5-1 低壓直流電源電路
二極管D4、電阻R4及電容C6組成反峰電壓吸收電路以保護(hù)U1內(nèi)部的功率管，防止反峰電壓將其擊穿損壞。 (2)開(kāi)機(jī)電路的工作原理 該電路主板的開(kāi)機(jī)電路原理如圖4-5-2所示。
圖4-5-2開(kāi)機(jī)電路
具體工作原理如下： 在電磁爐處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，同步電路的電壓比較器U3A的⑦腳(同相輸入端)的電壓(約為7．22V)高于⑥腳(反相輸入端)的電壓(約為6．99V)，①腳(輸出端)輸出為高電平，同時(shí)單片機(jī)的19腳(開(kāi)機(jī)端口)、20腳(開(kāi)機(jī)端口)輸出均為高電平，使得驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出級(jí)的電壓比較器U3C的⑩腳(反相輸入端)的電壓(約為+5V)高于11腳(同相輸入端)的電壓(約為0V，因單片機(jī)的28腳未輸出脈寬調(diào)制電壓信號(hào)PWM)，13腳(輸出端)輸出為低電平，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出級(jí)的三極管Q1截止，Q2導(dǎo)通，經(jīng)電阻R35將IGBT的基極接地，使IGBT可靠截止。 按下開(kāi)機(jī)鍵后，單片機(jī)的19腳和20腳均輸出為低電平，28腳輸出與電磁爐所調(diào)功率擋位相應(yīng)的脈寬調(diào)制電壓信號(hào)PWM。20腳輸出低電平后，二極管D9截止，+5V電壓對(duì)電壓比較器U3C的⑩腳電位不產(chǎn)生影響。19腳輸出低電平后，一方面經(jīng)電阻R23接至三極管Q4的基極，使得+5V電壓加至電壓比較器U3B的⑤腳(同相輸入端)，以保證二極管D11截止，對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出級(jí)電路沒(méi)有影響；另一方面，該低電平經(jīng)電容C19耦合后，使得電壓比較器U3C的⑩腳電壓瞬問(wèn)低于11腳的脈寬調(diào)制電壓信號(hào)PWM(實(shí)際是經(jīng)過(guò)電阻R15、R16、R17、R18及電容C17、C18積分濾波后的直流電壓)，13腳(輸出端)翻轉(zhuǎn)為高電平，三極管Q1導(dǎo)通，+18V電壓經(jīng)電阻R34、R35加至IGBT的基極，IGBT因獲得驅(qū)動(dòng)電壓而進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。 IGBT進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)后，同步電路的電壓比較器U3A的⑥腳(反相輸入端)的電壓高于⑦腳(同相輸入端)的電壓，①腳(輸出端)翻轉(zhuǎn)為低電平，+5V電壓經(jīng)電阻R11向鋸齒波電容C16充電。當(dāng)電容C16充電一段時(shí)間后，電壓比較器U3C的⑩腳電壓又高于11腳(同相輸入端)的電壓，13腳(輸出端)又翻轉(zhuǎn)為低電平，三極管Q1截止，三極管Q2導(dǎo)通，將IGBT的基極經(jīng)電阻R35接地，以確保IGBT及時(shí)、可靠截止。 當(dāng)IGBT截止后，由于電感中的電流不能突變，在加熱線圈盤(pán)兩端感應(yīng)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)。該反向電動(dòng)勢(shì)一方面使得同步電路的電壓比較器U3A的⑦腳(同相輸入端)的電壓高于⑥腳(反相輸入端)的電壓，①腳(輸出端)又翻轉(zhuǎn)為高電平，鋸齒波電容經(jīng)二極管D8、電阻R10進(jìn)行放電；另一方面，該反向電動(dòng)勢(shì)向高頻諧振電容C3充電，接著電容C3又向加熱線圈盤(pán)放電，從而形成振蕩。 當(dāng)鋸齒波電容C16放電一段時(shí)間后(此時(shí)反向電動(dòng)勢(shì)已經(jīng)消失)，電壓比較器U3C的⑩腳(反相輸入端)的電壓又低于11腳(同相輸入端)的電壓，13腳翻轉(zhuǎn)為高電平，使得IGBT重新進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)。如此循環(huán)，使得加熱線圈盤(pán)與高頻諧振電容C3形成高頻振蕩。 (3)同步電路的工作原理 該款主板的同步電路原理與其他電磁爐的同步電路的工作原理相同，在此不再多述，讀者可自行分析其工作原理。 (4)鍋具檢測(cè)電路的工作原理 該款電磁爐主板的鍋具檢測(cè)原理為脈沖計(jì)數(shù)式，電路原理見(jiàn)圖4-5-2。 單片機(jī)的⑤腳為鍋具檢測(cè)端口，該端口接同步電路的電壓比較器U3A①腳輸出端。當(dāng)按下開(kāi)機(jī)鍵后，加熱線圈盤(pán)與高頻諧振電容形成高頻振蕩，在電壓比較器U3A的①腳(輸出端)輸出一系列方波電壓信號(hào)。該方波電壓信號(hào)送入單片機(jī)的⑤腳，即鍋具檢測(cè)端口。當(dāng)電磁爐上放置有符合要求的鍋具時(shí)，高頻振蕩的能量被鍋具吸收，此時(shí)的高頻振蕩相當(dāng)于是阻尼振蕩，在單位時(shí)間內(nèi)，送入單片機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)就少，單片機(jī)經(jīng)與其內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)值比較后，判斷在電磁爐臺(tái)面上放置有合適的鍋具；當(dāng)電磁爐臺(tái)面上未放置鍋具，或者所放置的鍋具的位置、材質(zhì)、尺寸不符合要求時(shí)，振蕩相當(dāng)于是自由振蕩，在單位時(shí)間內(nèi)送入單片機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)就多，單片機(jī)經(jīng)與其內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值比較后，判斷在電磁爐臺(tái)面上未放置鍋具或者所放置的鍋具不符合要求。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，如果仍沒(méi)有合適的鍋具，單片機(jī)將自動(dòng)停機(jī)。 (5)功率整定電路的工作原理 該款電磁爐主板的功率整定電路的原理與其他電磁爐的該部分電路相近，采用電流互感器進(jìn)行電流取樣，但由于這是萬(wàn)能電路板，所以多了大、小加熱線圈盤(pán)選擇電路。其電路如圖4-5-3所示。
圖4-5-3功率整定電路
具體工作原理是： 在電磁爐工作后，在電流互感器CT1的次級(jí)感應(yīng)獲得隨工作電流同步變化的交流低壓，該交流低壓經(jīng)二極管D15～D18整流、電容C25濾波后，獲得較平滑的直流電壓(電流反饋電壓信號(hào))。該直流電壓經(jīng)電阻R42、R43、R44分壓后，再經(jīng)電阻R45接入單片機(jī)的24腳。 當(dāng)電磁爐工作電流增大時(shí)，反饋回單片機(jī)24腳的直流電壓就高，于是單片機(jī)自動(dòng)調(diào)小28腳輸出的脈寬調(diào)電壓信號(hào)PWM的占空比，使輸出電流減??；反之，當(dāng)反饋回單片機(jī)的24腳的直流電壓低時(shí)，單片機(jī)就自動(dòng)增大28腳輸出的脈寬調(diào)制電壓PWM的占空比，使輸出電流增大。 大、小加熱線圈盤(pán)選擇電路的原理是：當(dāng)電路中接大加熱線圈盤(pán)時(shí)，用導(dǎo)線將電阻R44短接，以減小單片機(jī)的電流信號(hào)的反饋量；當(dāng)電路中接小加熱線圈盤(pán)時(shí)，不短接電阻R44，以增大單片機(jī)的電流反饋量。 (6)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出電路的工作原理 該款電磁爐萬(wàn)能主板的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出電路比較簡(jiǎn)單，在此也不再多述。 (7)高壓保護(hù)電路的工作原理 該款電磁爐主板的高壓保護(hù)電路如圖4-5-4所示。 電壓比較器U3D的⑧腳(反相輸入端)分別經(jīng)電阻R19、R20接至IGBT集電極和電源負(fù)極，獲得約1．42V的電壓；⑨腳(同相輸入端)接+5V電壓；14腳(輸出端)經(jīng)電阻R21接至電壓比較器U3C的11腳，即脈寬調(diào)制電壓信號(hào)PWM的輸入端。 在正常情況下，電壓比較器U3D的⑨腳(同相輸入端)的電壓高于⑧腳(反相輸入端)的電壓，14腳(輸出端)相當(dāng)于與電路斷開(kāi)，對(duì)電壓比較器U3C的11腳電壓沒(méi)有影響。當(dāng)IGBT的集電極電壓超過(guò)1100V時(shí)，電壓比較器U3D的⑧腳(反相輸入端)的電壓(約為5．1V)高于⑨腳(同相輸入端)的電壓(+5V)，14腳(輸出端)相當(dāng)于接地；電壓比較器U3C的11腳(同相輸入端)的電壓經(jīng)電阻R21接地，使得IGBT截止，以實(shí)現(xiàn)高壓保護(hù)的目的。
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