電磁爐設(shè)計與研究

1、電磁爐的設(shè)計與研究摘 要電磁爐是目前發(fā)展最快的，市場增長幅度最高的家電產(chǎn)品之一。開發(fā)的電磁爐具有成本低、界面多、功能齊全等優(yōu)點，有一定的市場競爭力。本文基于感應(yīng)加熱原理，設(shè)計開發(fā)了電磁爐的控制系統(tǒng)，完成了電磁爐控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計，本文主要研究內(nèi)容如下:電磁爐的發(fā)展過程、工作原理、功能實現(xiàn)原理、硬件電路設(shè)計原理以及單片機程序的結(jié)構(gòu)等。硬件電路主要包括主回路、控制電路、保護(hù)電路、電源電路和顯示電路等單元回路。電磁爐實現(xiàn)的功能:加熱功能、定溫功能、定時功能、無鍋檢測功能、報警功能，具體包括過熱報警、過壓或者欠壓報警、風(fēng)扇失效報警等。顯示界面是數(shù)碼管顯示界面。單片機的使用讓電磁爐實現(xiàn)了智能化，主

2、要包括提供良好的人機界面、功率自動控制、溫度自動控制、定時控制以及各種自動檢測報警等。該系統(tǒng)覆蓋了電、機、磁等眾多的知識。單片機程序結(jié)構(gòu)分主程序和定時器中斷服務(wù)程序兩個部分，經(jīng)過反復(fù)試驗運行，程序運行穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞:電磁爐 電磁感應(yīng) CKM001 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1Design and Research of Induction CookerAbstractInduction cooker is one of the household electrical appliances whose development is quickest and the market growth rate is

3、highest at the present. The designed induction cooker has advantages like low cost，many interface，complete function etc.So there is a certain degree of market competitiveness . This paper designed the control system based on the principle of induction heating and completed the control systems hardwa

4、re and the software design of the induction cooker.The main content is as follows:This thesis introduces the development course，working principle，function realizing principle，hardware circuit design principle as well as MCU Programs structure of induction cook. Hardware circuit includes the unit loo

5、p circuit such as main loop circuit drive ，control circuit，protective cireuit，the circuit of power source and displaying circuit etc.Induction can achieve the following functions: heating function, constant temperature function, timing function, no pot detection, alarm function. It specifically incl

6、uding overheating alarm, overvoltage alarm , undervoltage alarm and fan failure alarm.The displaying interface is Digital Number Display Indicator.The use of MCU makes the induction cooker intelligence,mainly offers good man-machine interface,power automatic control and temperature automatic control

7、 as well as various automatic detections alarm etc.MCU program structure divides into two parts as main program and timet interrupt service program,after many timestesting and running,the program runs steadily and reliably.Keyword: Induction Cooker Electrolmagnetic Induction CKM001 目錄電磁爐的設(shè)計與研究1Abstr

8、act2目錄3第一章緒論61.1課題研究背景61.2電磁爐的發(fā)展與趨勢71.2.1電磁爐的國內(nèi)發(fā)展的歷史71.2.2電磁爐的發(fā)展現(xiàn)狀81.2.3電磁爐的發(fā)展趨勢9.1.3 本課題的主要內(nèi)容10第二章電磁爐感應(yīng)加熱原理112.1概述112.2感應(yīng)加熱基本工作原理112.3電磁爐感應(yīng)加熱系統(tǒng)142.3.1電磁爐的加熱原理142.3.2負(fù)載和輸出電路模型152.3.3主電路和主控制器原理框圖16第三章電磁爐的設(shè)計方案193.1電磁爐的功能要求193.2電磁爐的按鍵和界面要求203.3設(shè)計方案213.3.1硬件設(shè)計213.3.2軟件設(shè)計22第四章電磁爐硬件電路設(shè)計244.1 交流電輸入部分244.2大

9、電流整流濾波輸出部分244.3線盤高頻振蕩電路254.4電源電路264.5 IGBT驅(qū)動電路274.6控制電路284.6.1同步電路284.6.2風(fēng)扇的驅(qū)動電路294.7保護(hù)電路304.7.1電源電壓檢知電路304.7.2電流檢知電路314.7.3爐面溫度與IGBT溫度檢知電路314.8顯示板33第五章電磁爐單片機軟件設(shè)計355.1主程序框架355.1.1上電初始化365.1.2關(guān)機處理375.1.3 開機處理總框架385.1.4 A/D轉(zhuǎn)換子程序385.1.5報警檢測405.1.6無鍋檢測425.1.7功率控制445.1.8兩數(shù)相乘465.1.9定溫控制475.2定時器中斷服務(wù)程序485.2

10、.1總框架485.2.2鍵盤掃描495.2.3執(zhí)行按鍵任務(wù)515.2.4定時控制515.2.5顯示掃描54第六章電磁爐的故障分析與注意事項566.1概述566.2電磁爐的故障分析566.2.1屢燒門控管(IGBT的檢修566.2.2無鍋故障的檢修576.2.3加熱不正常故障的檢修576.3電磁爐的使用與保養(yǎng)58結(jié)論與展望60參考文獻(xiàn)61附錄64致 謝66攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄67獨創(chuàng)性聲明68關(guān)于論文使用授權(quán)的說明69第一章 緒論1.1課題研究背景在半個世紀(jì)以前，德國人利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明電磁爐。從此，電磁爐開始走進(jìn)人們的生活。目前，在西方發(fā)達(dá)國家，電磁爐的使用率比較高，基本上達(dá)到80

11、%左右?，F(xiàn)在由于人們生活水平的提高，廚房電氣化程度越來越高，電磁爐在我國也逐漸地進(jìn)入千家萬戶。與其他傳統(tǒng)的加熱廚房用具相比，電磁爐作為高科技的產(chǎn)品，具有許多的優(yōu)點。它既環(huán)保又節(jié)能，被人們稱為“綠色爐具”。一般說來，電磁爐具備以下四個方面的優(yōu)點：(1) 安全衛(wèi)生使用電磁爐烹調(diào)時，無熱、無輻射、無煙、無明氣、無煙塵排放，十分有利于凈化空氣和環(huán)境保護(hù)1。同時，使用電磁爐也有利于減少火災(zāi)的發(fā)生。這是因為基于電磁感應(yīng)的原理，電磁爐自身是不會發(fā)熱的，只有使用鐵質(zhì)的鍋底才能產(chǎn)生熱量，所以假若在使用電磁爐做飯的過程中，手指不小心的碰到電磁爐，也不會有灼傷的危險。(2) 體積小、重量輕、使用方便電磁爐是全封閉的

12、結(jié)構(gòu)，外面只有一只電源線。使用電磁爐沒有場合的限制，只需要把電源線插到220V的插座上即可使用。電磁爐的用戶界面上有相應(yīng)的開關(guān)鍵和指示燈，操作比較簡單，而且電磁爐內(nèi)部有許多附加的保護(hù)電路，任何人都可輕松使用它。(3) 加熱的溫度可以隨意調(diào)節(jié)一般地說，電磁爐的輸入功率在200-2000W之間。與其他單一功率的廚房用具相比，可以依據(jù)煎、炒、炸、蒸、煮等選擇合適的功率，并且功率調(diào)節(jié)非常簡單。(4) 熱效率比較高且升溫比較快電磁爐是通過高頻電流經(jīng)過線圈產(chǎn)生變化的磁場，而變化的磁場在鐵質(zhì)的鍋底產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)，渦流產(chǎn)生大量的熱量使鐵質(zhì)鍋底快速發(fā)熱。在這個過程中，不存在熱量的損耗。一般的煤氣爐的熱效率

13、為40，電爐為52而電磁爐為高達(dá)832。有人根據(jù)現(xiàn)在的用電價格與煤氣的價格做過計算，使用電磁爐比用液化氣節(jié)省近三分之一。近年來，國內(nèi)對電磁爐的需求量十分大。它已成為中國市場上比較受歡迎的小家電產(chǎn)品之一。隨著環(huán)保意識和節(jié)能概念深入人心，電磁爐這種既環(huán)保又節(jié)能的廚房烹飪用具的市場潛力是巨大的。電磁爐正處于成長期。粗略地統(tǒng)計，目前國內(nèi)有1000多家廠家把電磁爐作為自己企業(yè)的重點發(fā)展方向，投入大量的資金開發(fā)更智能化的，功能更加齊全的電磁爐。1.2電磁爐的發(fā)展與趨勢早在1957年德國NEFF公司開始把電磁爐轉(zhuǎn)為民用。而后，在上世紀(jì)70年代美國也進(jìn)行電磁爐的開發(fā)。到了上世紀(jì)的80年代，在西方發(fā)達(dá)國家電磁爐

14、的使用率在70%左右。而到了上世紀(jì)80年代末，電磁爐才開始進(jìn)入國內(nèi)市場。雖然電磁爐在90年代初曾經(jīng)經(jīng)歷過一陣猛烈的旋風(fēng)，但是由于很多廠家急功近利，急于開發(fā)市場，而忽略了電磁爐的技術(shù)開發(fā)，片面以價格爭奪市場，導(dǎo)致電磁爐的質(zhì)量不穩(wěn)定，頻繁地招到消費者的投訴，終于在熱了一陣后走了下坡路4。直到上世末期，由于技術(shù)的進(jìn)步，眾多的家用電器的誕生，使電磁爐再次有了新的生機。就目前而言，我國的電磁爐市場比西方的發(fā)達(dá)國家至少晚了10年的時間3。1.2.1電磁爐的國內(nèi)發(fā)展的歷史(1)在1989年，國內(nèi)市場正式開始出售電磁爐（當(dāng)時國外只有松下產(chǎn)品進(jìn)入中國市場，但只看不賣）。(2)在此后的兩年內(nèi)，電磁路的銷售掀起一陣

15、狂潮。僅在蘇州、浙江兩地就有將近100種品牌的電磁爐出現(xiàn)。但是由于電磁爐的技術(shù)要求相對比較高，而電磁爐的線路設(shè)計以及內(nèi)部程序中的保護(hù)電路不全面，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，無法正常使用。緊接著有許多品牌的電磁爐基本全軍覆沒，使整個華東地區(qū)造成"談爐色變"的陰影。(3)從1989年至1997年這十年期間，天馳電磁爐采用大功率管（飛利浦BUT12A）推挽輸出式及多路保護(hù)式電路克服了技術(shù)上的不成熟（模具結(jié)構(gòu)和通風(fēng)效果的設(shè)計、電子主要件參數(shù)不穩(wěn)定，線路設(shè)計及芯片程序保護(hù)電路極差），達(dá)到恒電流、恒功率的效果。直至大功率集成塊IGBT的成熟，才使電磁爐的性價比得到保障及公眾認(rèn)可，發(fā)展至今消費

16、趨勢全民看好。(4)目前國內(nèi)真正能就電磁爐產(chǎn)品做到"需求調(diào)研產(chǎn)品對位開發(fā)產(chǎn)品驗證成本分析新品上市批量制造售后服務(wù)再完善（工藝、外觀、性能、功能）"，這樣全過程的生產(chǎn)廠家約有6家（較大部分是靠OEM或白機再包裝又或使用他人的程序方案，對產(chǎn)品的性價比及產(chǎn)品的延伸性具很大的局限性）。 (5)電磁爐產(chǎn)品已進(jìn)入成熟銷售期，且有走進(jìn)千家萬戶之勢，市場之大眾所皆知；這樣，大功率及微型電磁爐的需求會猛增，這給電磁爐制造廠家又是一個新課題。在國內(nèi)電磁爐的發(fā)展中會遇到過很多困難，尤其是技術(shù)上的瓶頸，比如鍋具的適宜性，不同用電環(huán)境的要求，在攻克這些科技難題時，在技術(shù)上得到了豐富和積累，使得產(chǎn)品能

17、夠突破前期市場矛盾，順利進(jìn)入全國各區(qū)域。1.2.2電磁爐的發(fā)展現(xiàn)狀縱觀國內(nèi)電磁爐的發(fā)展現(xiàn)狀，可以從以下幾個方面描述:(1)電磁爐品牌眾多目前國內(nèi)電磁爐市場發(fā)展比較混亂。據(jù)調(diào)查，在2001年，國內(nèi)生產(chǎn)電磁爐的廠家還不足百家，生產(chǎn)與電磁爐相關(guān)的電子元器件及配套產(chǎn)品的廠家也是少之又少。國內(nèi)銷售比較好的品牌有愛德、富士寶、愛庭、三洋等，而到2003年兩年之內(nèi)，生產(chǎn)電磁爐的廠家多達(dá)上千家，而加工生產(chǎn)電磁爐零配件的廠家更是數(shù)不勝數(shù)。國內(nèi)電磁爐行業(yè)競爭十分激烈。 (2)外觀設(shè)計各種各樣，結(jié)構(gòu)性能有待提高在電磁爐賣場逛一下，就可以看到電磁爐的外觀設(shè)計五花八門，從色彩的搭配到界面的設(shè)計，無一不體現(xiàn)著自己的個性。

18、然而這些電磁爐的結(jié)構(gòu)性能比起豐富多彩的外觀設(shè)計稍有遜色。(3)零件的使用層次不齊擁有成熟品牌的電磁爐廠家一定會采用性能優(yōu)越的、兼容性強的配件以保證電磁爐擁有更好的、更穩(wěn)定的性能。比如IGBT在電磁爐所有器件中相對比較重要，它的性能的好壞絕對關(guān)系著電磁爐能否正常的工作。IGBT一般采用了東芝、西門子，IC芯片采用PHILIPS、東芝以及韓國的，但拆開各品牌的電磁爐就會發(fā)現(xiàn)，主要元器件真是層次不齊，有的竟然連生產(chǎn)廠家都沒有，這樣做，勢必會影響電磁爐的正常發(fā)展。(4)技術(shù)上的停滯不前由于國內(nèi)電磁爐尚未完全步入完全的成熟期，就開始了不正常的價格戰(zhàn)，導(dǎo)致各品牌沒有很好地在技術(shù)上鉆研，將精力都投放在成本的

19、降低方面，導(dǎo)致技術(shù)上一時間內(nèi)沒有稱雄的霸主出現(xiàn)。國外在這類成長期的產(chǎn)品研發(fā)的投入上，少則占總銷售的15%，多則占30%，但國內(nèi)電磁爐品牌能在研發(fā)上投入上百萬的已經(jīng)寥寥可數(shù)了。1.2.3電磁爐的發(fā)展趨勢從2006年起，國內(nèi)電磁爐的需求每年都在增加，據(jù)統(tǒng)計每年的增長率都在10%-20%左右。電磁爐這塊大蛋糕吸引了許多生產(chǎn)廠家注意，投入大量的資金開發(fā)電磁爐。其中，各個家電廠家紛紛通過專業(yè)的技術(shù)搶占市場。到2008年底，國內(nèi)電磁爐生產(chǎn)廠家已有1000多家。在目前宏觀經(jīng)濟(jì)增長緩慢的背景下，電磁爐的銷量在國內(nèi)的家電行業(yè)中卻獨樹一幟。在2008年，國內(nèi)電磁爐的零售量突破5000萬臺。從電磁爐在國內(nèi)開始銷售到

20、2008年，我國電磁爐行業(yè)幾十年來沒有任何的標(biāo)準(zhǔn)可以依靠。從2009年3月1日起，國家開始依據(jù)家用電磁灶能效限定值及能源效率等級標(biāo)準(zhǔn)強制實施。這項標(biāo)準(zhǔn)的出臺對電磁爐的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。目前，我國電磁爐的銷售主要集中在城市，農(nóng)村市場相對較少。近兩年來國家大力扶持農(nóng)民，推出“家電下鄉(xiāng)”政策。隨著這個政策的的進(jìn)一步實施，電磁爐生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)戰(zhàn)農(nóng)村市場成為必然趨勢。電磁爐將會被更多的消費者所接受。在未來的幾年內(nèi)，電磁爐可能朝以下幾個方面發(fā)展17： (1)外觀設(shè)計趨向流線型、超薄型方向發(fā)展隨著電子器件集成度越來越高，電子器件的體積不斷減小，功能不斷地增強，未來電磁爐將越做越小，越做越薄，并有可能出現(xiàn)微型

21、電磁爐。(2)功率越做越大，市場越分越細(xì)隨著微處理器引入電磁爐的控制系統(tǒng)，智能控制理論的應(yīng)用，以及微處理器的日趨強大;電磁爐許多原來無法實現(xiàn)的功率都能一一實現(xiàn)，比如煮飯、煲湯、自動烹調(diào)等，都可以實現(xiàn)自動劃、智能化，真正實現(xiàn)煎、炸、燉、煮、炒。2002-2003年，市場上炒得比較火爆的是“一鍵通”、“智能化”，其實目前真正能做到全智能化還需要一段時間。(3)多功能復(fù)合型電磁爐將成為新的廚房主流電器由于電磁爐的安全、清潔、無火、無煙等特點，必將引導(dǎo)廚房革命進(jìn)入無煙時代，這個理念已經(jīng)被很多人接受，而在五年內(nèi)，電磁爐取代煤氣爐已經(jīng)是順理成章的事了。多功能復(fù)合型電磁爐將會越來越被廣大消費者接納。(4)電

22、磁爐鍋具的多樣性和適用性目前電磁爐僅能使用帶導(dǎo)磁性質(zhì)的鐵質(zhì)材料，這極大地限制了電磁爐的使用范圍，隨著電磁爐技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以及電磁爐工作頻率的提高，使鋁質(zhì)鍋具、銅質(zhì)鍋具、甚至其他材料的鍋具亦成為可能。2003年，國內(nèi)部分品牌成功地實現(xiàn)了鋁鍋、玻璃鍋、陶瓷鍋在電磁爐上的使用，是一個很好的開始。隨著技術(shù)的不斷提高，電磁爐將打破諸多限制，在鍋具的使用上朝多樣性和適用性方向發(fā)展。.1.3 本課題的主要內(nèi)容本文設(shè)計的電磁爐是民用的小功率的廚房電氣設(shè)備。主要內(nèi)如下： (1)簡單介紹了研究電磁爐的背景，描述了國內(nèi)電磁爐的發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀，提出了電磁爐發(fā)展趨勢。(2) 感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的原理使電能轉(zhuǎn)變

23、成熱能。電磁爐就是基于這個原理設(shè)計的。電磁爐加熱的原理：當(dāng)線圈中通過高頻電流時，線圈周圍產(chǎn)生高頻交變磁場，在高頻交變磁場的作用下，鐵質(zhì)鍋底中產(chǎn)生強大的渦流，鍋底迅速釋放出大量的熱量，達(dá)到加熱目的。(3)受海爾廠家的委托設(shè)計滿足其要求的電磁爐。在本文的第四章和第五章分別對電磁爐的硬件和軟件進(jìn)行設(shè)計。(4)簡單介紹了電磁爐的可能出現(xiàn)的主要的故障和平時使用注意事項。第二章 電磁爐感應(yīng)加熱原理2.1概述1831年，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，內(nèi)容為：當(dāng)一個回路中的電流變化時，它附近的另外一個閉合回路中就會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。感應(yīng)加熱是法拉第電磁感應(yīng)定律的具體應(yīng)用。感應(yīng)加熱在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，例如渦流

24、冶煉、淬火、焊接等等。在這些應(yīng)用中，可以非常方便地設(shè)定加熱參數(shù)，控制加熱效果。感應(yīng)加熱有很多優(yōu)點：由于被加熱物體和加熱設(shè)備之間根本沒有電氣接觸，所以避免了許多電氣事故的發(fā)生；在很短的時間內(nèi)可以產(chǎn)生足夠大的能量，因而可以得到很高的能量密度。而如今，人們對高品質(zhì)、高效率、高安全性的家電產(chǎn)品的要求越來越高。采用感應(yīng)加熱原理的家電產(chǎn)品如電磁爐、電磁電飯煲、電磁熱水器等等以其安全、高效、快速、清潔、環(huán)保、節(jié)能等眾多優(yōu)點吸引了廣大的消費者。2.2感應(yīng)加熱基本工作原理627感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的原理使電能轉(zhuǎn)變成熱能。感應(yīng)加熱的過程可簡單地描述為：根據(jù)安培定則，線圈中通過交變電流時周圍會產(chǎn)生交變的磁場，當(dāng)一

25、個導(dǎo)體放入這個交變的磁場中時，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和集膚效應(yīng)，在導(dǎo)體的表面會產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流），由于電流的熱效應(yīng)而產(chǎn)生熱量。感應(yīng)加熱的基本原理與變壓器類似。在一個金屬導(dǎo)體外面套上一個匝數(shù)為N1的線圈，如圖2-1所示，當(dāng)交變電流通入感應(yīng)線圈時，感應(yīng)圈內(nèi)就會產(chǎn)生交變磁通，使感應(yīng)圈中的工件受到電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電勢。圖2-1 感應(yīng)加熱原理Fig.2-1 Principle of Induction Heating設(shè)工件的等效匝數(shù)為，則感應(yīng)電動勢為： (2-1)如果磁通是交變的，設(shè) (2-2)則有 (2-3)的有效值為 (2-4)感應(yīng)電勢在工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流I。，I。使工件內(nèi)部(工件表層電流透入深

26、度層)開始加熱，其焦耳熱為： (2-5)式中：一感應(yīng)電流有效值(A) 一工件電阻() 一時間(S)感應(yīng)加熱與其他的加熱方式（燃?xì)饧訜帷㈦娮杞z加熱）不同，它把電能直接送到工件內(nèi)部變成熱能而將工件加熱，而其他的加熱方式是先加熱工件表面，然后通過熱傳導(dǎo)加熱內(nèi)部。金屬中產(chǎn)生的功率為： (2-6)從以上可以看到，如果增大電流和提高頻率都可以增加發(fā)熱效果，使加熱對象快速升溫，所以感應(yīng)電源通常需要輸出高頻大電流。感應(yīng)電勢和發(fā)熱功率不僅與頻率和磁場強度有關(guān)，而且與工件的截面大小、截面形狀有關(guān)，還與工件本身的導(dǎo)電、導(dǎo)磁等特性有關(guān)。在感應(yīng)加熱設(shè)備中存在三個效應(yīng)：集膚效應(yīng)、臨近效應(yīng)和圓環(huán)效應(yīng)。集膚效應(yīng)：當(dāng)交流電通過

27、導(dǎo)體時，沿導(dǎo)體截面上的電流分布是不均勻的，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體的表層，這種電流積聚現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。臨近效應(yīng)：當(dāng)兩根通有交流電的導(dǎo)體靠的很近時，在相互影響下，兩導(dǎo)體中的電流要重新分布。當(dāng)兩根導(dǎo)體流過的電流是反方向時，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體內(nèi)側(cè)；當(dāng)兩根導(dǎo)體流過的電流是同方向時，最大電流密度出現(xiàn)在導(dǎo)體外側(cè)。圓環(huán)效應(yīng)：若將交流電通過圓環(huán)形線圈時，最大電流密度出現(xiàn)在線圈導(dǎo)體的內(nèi)側(cè)，這種現(xiàn)象稱為圓環(huán)效應(yīng)。感應(yīng)加熱電源就是綜合利用這三種效應(yīng)的設(shè)備。在感應(yīng)圈中置一金屬工件，感應(yīng)線圈兩端加上交流電壓，產(chǎn)生交流電流，在工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流。這兩個電流方向相反，情況與兩根平行母線流過方向相反的電流相似。當(dāng)電流和感

28、應(yīng)電流相互靠攏時，線圈和工件表現(xiàn)出臨近效應(yīng)，結(jié)果聚集在線圈內(nèi)側(cè)表面，電流積聚在工件的外表面。這時線圈本身表現(xiàn)為圓環(huán)效應(yīng)，工件本身表現(xiàn)為集膚效應(yīng)。交變磁場在導(dǎo)體中感應(yīng)出來的電流稱為渦流。由電磁場理論可以推導(dǎo)，工件中產(chǎn)生渦流由于集膚效應(yīng)，沿橫截面由表面至中心按指數(shù)衰減。工程上規(guī)定，當(dāng)渦流強度從表面向內(nèi)層降低到其數(shù)值等于最大渦流強度的0.368倍時，該處到表面的距離稱為電流透入深度。由于渦流產(chǎn)生的熱量與渦流的平方成正比，因此由表面至芯部熱量下降速度要比渦流下降速度快得多，可以認(rèn)為(85%-90%)的熱量集中在厚度為的薄層內(nèi)。透入深度由下式確定： (2-7)式中：工件電阻率(·m)，真空磁導(dǎo)

29、率，工件磁導(dǎo)率(H/m)，工件相對磁導(dǎo)率，角頻率(rad/s)，f 頻率(HZ)。將和的數(shù)值代入，即可得公式： (2-8)從上式可以看出，當(dāng)材料電阻率、相對磁導(dǎo)率給定后，透入深度僅與頻率平方根成反比，此工件的加熱厚度可以方便地通過調(diào)節(jié)頻率來加以控制。頻率越高，工件的加熱厚度就越薄。這種性質(zhì)在工業(yè)金屬熱處理方面獲得了廣泛的應(yīng)用。感應(yīng)加熱的最大特點是將工件直接加熱，其優(yōu)點是工人勞動條件好，工件加熱速度快，溫度容易控制，加熱過程中不會混入雜質(zhì)及金屬燒損等，因此應(yīng)用的比較廣泛。當(dāng)前在冶金和制造方面，感應(yīng)加熱主要用于淬火、透熱、釬焊和燒結(jié)等場合。2.3電磁爐感應(yīng)加熱系統(tǒng)現(xiàn)代先進(jìn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)使得電力電

30、子開關(guān)器件可以工作在越來越高的頻率，功能越來越強大，體積越來越小，成本越來越低。感應(yīng)加熱系統(tǒng)，曾經(jīng)只是應(yīng)用在航空、導(dǎo)彈等領(lǐng)域，現(xiàn)在也逐漸應(yīng)用到家電產(chǎn)品中去如電磁爐、電磁電飯煲、電磁熱水器等。2.3.1電磁爐的加熱原理電磁爐是利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的工作原理。由整流電路將50/60Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓（AC-DC-AC、交流-直流-交流），再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為2035KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過線圈產(chǎn)生高速變化的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器皿底部金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的東西，達(dá)到用戶使用的結(jié)果6。圖2-2電

31、磁感應(yīng)加熱的基本過程 Fig.2-2 The basic process of electromagnetic induction heating圖2-2是電磁感應(yīng)加熱的基本過程，至少需要整流單元、功率開關(guān)管、功率開關(guān)管驅(qū)動控制單元、加熱線圈單元及鍋具等部件。電磁爐是運用高頻電磁感應(yīng)原理加熱。它將市電整流濾波后得到的脈動直流轉(zhuǎn)換為高頻電流，通過加熱線圈建立高頻磁場，磁力線經(jīng)線圈與金屬器皿底部構(gòu)成的磁回路穿透爐面作用于鍋底，利用小電阻大電流的短路熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，在鍋底形成渦流而發(fā)熱，起到加熱器皿中的食物的作用。一般來講,器皿一般是用鋼質(zhì)、鐵質(zhì)材料來加熱，鋁、銅由于表面電阻率太小，而不易被加熱，陶

32、瓷、木等又由于表面電阻率太大，使產(chǎn)生電流太小，所以也不易被加熱。2.3.2電磁爐主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)168電磁爐的主電路如圖2-3所示，市電經(jīng)橋式整流器變換為直流電，再經(jīng)電壓諧振變換器變換成頻率為2035kHz的交流電。電壓諧振變換器是低開關(guān)損耗的零電壓型（ZVS）變換器，功率開關(guān)管的開關(guān)動作由單片機控制，并通過驅(qū)動電路完成。圖2-3 電磁爐的主電路Fig.2-3 The main circuit of induction電磁爐的加熱線圈盤與負(fù)載鍋具可以看作是一個空心變壓器，次級負(fù)載具有等效的電感和電阻，將次級的負(fù)載電阻和電感折合到初級，可以得到圖2-4所示的等效電路。其中R*是次級電阻反射到初級的

33、等效負(fù)載電阻；L*是次級電感反射到初級并與初級電感L相疊加后的等效電感。圖2-4 電磁爐主電路等效電路Fig.2-4 Equivalent circuit of the main circuit induction cooker2.3.3電磁爐主電路的工作過程電磁爐主電路的工作過程可以分成3個階段，各階段的等效電路如圖2-5所示。分析一個工作周期的情況，定義主開關(guān)開通的時刻為t0。時序波形如圖2-6所示。（a）t0,t1階段（a）t1,t1a階段（c）t1a,t2階段 （d）t2,t3階段圖2-5各工作階段的等效電路Fig.2-5 The equivalent circuit of the s

34、ession(1)主開關(guān)導(dǎo)通階段按主開關(guān)零電壓開通的特點， 時刻，主開關(guān)上的電壓，則Cr上的電壓。如圖2-5（a）所示，主開關(guān)開通后，電源電壓加在R*及L*支路和Cr兩端。由于Cr上的電壓已經(jīng)是，故Cr中的電流為0。電流僅從R*及L*支路流過。流過IGBT的電流與流過L*的電流相等。由圖2-5（a）得式2-9。 (2-9)由初始條件，解得： (2-10)式中為時間常數(shù)?？梢姡凑罩笖?shù)規(guī)律單調(diào)增加。流過R*形成了功率輸出，流過L*而儲存了能量。到達(dá)時刻，IGBT關(guān)斷，達(dá)到最大值。這時，仍有，。換向開始流入Cr，但Cr兩端的電壓不能突變，因此，IGBT為零電壓關(guān)斷。(2)諧振階段 IGBT關(guān)斷之后

35、，L*和Cr相互交換能量而發(fā)生諧振，同時在R*上消耗能量，形成功率輸出。等效電路如圖2-5（b）及圖2-5（c）所示，我們也將其分為兩個階段來討論。波形如圖2-6中的和。圖2-6 主要波形Fig.2-6 Main waveforms由圖2-5（b）、,圖2-5（c）的等效電路圖可得式（2-11）方程組：（2-11）由初始條件，解微分方程組（2-11）并代入初始條件，可得下列結(jié)果： （2-12） （2-13） （2-14） （2-15）IGBT上的電壓： （2-16）式中： 為衰減系數(shù)；為電磁爐諧振頻率；為衰減振蕩角頻率；是由電路的初始狀態(tài)和電路參數(shù)決定的初相角，是僅由電路參數(shù)決定的滯后于的相位

36、角。由上面的結(jié)果可以看到，當(dāng)IGBT關(guān)斷之后，和呈現(xiàn)衰減的正弦振蕩， 是與的疊加，它呈現(xiàn)以為軸心的衰減正弦振蕩，其第一個正峰值是加在IGBT上的最高電壓。首先是L*釋放能量，Cr吸收能量，正向流動，部分能量消耗在R*上。在時刻，L*的能量釋放完畢，達(dá)到最大值，于是，IGBT上的電壓也達(dá)到最大值。這時Cr開始放電，L*吸收能量，當(dāng)時，Cr的能量釋放完畢，L*又開始釋放能量，一部分消耗在R*上，一部分向Cr充電，使反向上升，如圖2-6所示。然后，Cr開始釋放能量，使反向流動，一部分消耗在R*上，一部分轉(zhuǎn)變成磁場能。在接近0之前，之時，達(dá)到負(fù)的最大值。當(dāng)時，Cr的能量釋放完畢，轉(zhuǎn)由L*釋放能量，使繼

37、續(xù)反向流動，一部分消耗在R*上，一部分向Cr反向充電。由于Cr左端的電位被電源箝位于，故右端電位不斷下降。當(dāng)，即時，二極管D開始導(dǎo)通，使Cr左端電位不能再下降而箝位于0。于是，不再變化，充電結(jié)束。但是，L*中還有剩余能量，并不為0，時刻。這時，在主控制器的控制下，主開關(guān)開始導(dǎo)通。因此，是零電壓開通。(3) 電感放電階段 如圖2-5(d)所示，可得方程：初始條件為：。解此微分方程并代入初始條件，可得： （2-17）L*中的剩余能量，一部分消耗在R*上，一部分返回電源，的絕對值按指數(shù)規(guī)律衰減，在時刻，L*中的能量釋放完畢，二極管自然阻斷。在即時，主開關(guān)已經(jīng)開通，在電源的激勵下，又從0開始正向流動，

38、重復(fù)階段的過程。第三章 電磁爐的設(shè)計方案3.1電磁爐的功能要求電磁爐實現(xiàn)的功能要求如下:電磁爐上電時，蜂鳴器響一聲，進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。關(guān)機狀態(tài)下，沒有任何顯示，沒有加熱的脈沖，也沒有任何檢測、報警功能。此時按下開/關(guān)鍵，可以開機，要求實現(xiàn)以下具體功能。(1)加熱功能加熱火力分為6檔，由低到高分別為: 保溫、煎、煮、炸、炒。不同火力的檔位，輸出的功率是不同的。對應(yīng)的功率分別設(shè)為2000W，1800W，1500W，1200W，900W,間歇。其中間歇檔為斷續(xù)加熱，即開3秒，停3秒。對應(yīng)的功率可根據(jù)用戶的需要再增加或減少。(2)定溫功能定溫溫度有6檔，由高到氏分別為240°C，210°

39、;C ，180°C ，140°C，100°C，60°C。溫度控制均為上、下限控制，每5秒鐘控制一次，若溫度高于上限則關(guān)斷加熱脈沖;若溫度低于下限則打開加熱脈沖，以最高火力檔加熱。定溫溫度檔數(shù)可根據(jù)用戶需要再增加或減少。(2)定時功能最高定時時間為120分鐘。開機后定時時間為120分鐘，按定時鍵可調(diào)整定時時間，定時時間以5分鐘為一檔遞增或遞減。定時時間到后，電磁爐自動關(guān)機。(4)無鍋檢測當(dāng)爐臺上無鍋時，電磁爐可自動檢測，此時顯示全滅，每2秒蜂鳴器響一次，電源指示燈閃爍一次，持續(xù)30秒后(蜂鳴器響15次)，自動關(guān)機。若30秒內(nèi)，又將鍋放回爐臺上，則以原來的方

40、式工作，無鍋檢測時間不計入定時時間。當(dāng)電磁爐處于關(guān)斷加熱脈沖時(如定溫溫度己超過上限)，無鍋檢測將失效。(5)報警功能當(dāng)開機時，微電腦不斷的檢測電磁爐的工作狀況，當(dāng)出現(xiàn)異常時，將發(fā)生報警。報警時，蜂鳴器響一次，發(fā)光二極管全亮，數(shù)碼管高位顯示E，低位顯示報警弓t，持續(xù)5秒后自動關(guān)機。報警號如下:1、欠壓、過壓報警當(dāng)市電電壓低于170V，或超過260V時報警，數(shù)碼管顯示El。2、IGBT超溫、IGBT傳感器開路報警IGBT溫度過高或IGBT溫度傳感器開路報警。數(shù)碼管顯示EZ。當(dāng)環(huán)境溫度低于零下負(fù)30度時，將會誤判為傳感器開路報警。3、鍋底溫度超溫、傳感器斷路報警若鍋底溫度過高，或溫度傳感器斷路則報

41、警，數(shù)碼管顯示E3。開機后，將延時一段時間，再進(jìn)行鍋底溫度傳感器斷路檢測。延時時間將據(jù)開機時的環(huán)境溫度(用IGBT溫度檢測通道)而變化，若環(huán)境溫度大于0度，則延時2分鐘;若環(huán)境溫度小于0度，則延時時間隨著環(huán)境溫度的降低而增加，最大延時時間為9分鐘。若無延時，當(dāng)環(huán)境溫度小于0度時，將會誤判為傳感器開路報警。4、負(fù)荷電流過大報警若負(fù)荷電流過大，則報警，數(shù)碼管顯示E4。5、風(fēng)扇工作異常檢測報警開機后，延時2秒，再檢測風(fēng)扇工作電壓。當(dāng)風(fēng)扇受阻(如有異物進(jìn)入長住風(fēng)扇)，或風(fēng)扇電機線圈斷路，或匝間短路時報警，數(shù)碼管顯示ES。3.2電磁爐的按鍵和界面要求按照委托開發(fā)廠家海爾的要求，界面是LED數(shù)碼管顯示的。

42、操作面板如3-1所示。圖3-1 操作面板Fig.3-1 Operation Panel按鍵說明如下：(1)本機具有 “開關(guān)”、“火鍋” 、“定溫” 、“童鎖”、“定時”5個按鍵和調(diào)大、調(diào)小用的指滑條。在圖3-1中，從左至右按鍵為“定溫”“定時”“滑動”“火力”“開關(guān)”“童鎖”。(2)開/關(guān)”鍵：用來開機、關(guān)機。(3)調(diào)節(jié)滑條：用于檔位的調(diào)整，向右滑動增加檔位，向左滑動時減小檔位，共6個檔位；也用于定時時間的調(diào)節(jié)，向右滑動時，0-59增加循環(huán)調(diào)節(jié)分鐘，向左滑動時，0-3增加循環(huán)調(diào)節(jié)小時。(4)功能鍵：在待機狀態(tài)按下“火力”鍵，火力功能燈亮，進(jìn)入火力工作狀態(tài)；在待機狀態(tài)按下“定溫”鍵，定溫功能燈亮

43、，進(jìn)入定溫工作狀態(tài)；“火力”“定溫”功能下可相互切換。(5)童鎖鍵：在非關(guān)機狀態(tài)下按“童鎖”鍵，童鎖功能燈亮，進(jìn)入童鎖狀態(tài)；在童鎖狀態(tài)按下只響應(yīng)開關(guān)鍵和童鎖鍵，其中開關(guān)鍵短按即可響應(yīng)，童鎖鍵需長按3S解鎖。(6)定時鍵：在“火力“或“定溫”狀態(tài)下按“定時”鍵，定時功能燈亮，進(jìn)入定時設(shè)定狀態(tài)；基本狀態(tài)說明如下：(1)上電狀態(tài)：插上電源，蜂鳴器響一長聲（約1 S），所有LED燈全亮（約1 S），然后進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。(2)關(guān)機狀態(tài)： “開關(guān)”燈閃爍（1Hz），數(shù)碼管滅，其它LED燈熄滅。(3)待機狀態(tài)：“開關(guān)”燈亮，數(shù)碼管顯示“-”，其它LED燈熄滅。(3)定溫功能：在待機狀態(tài)下，按下“定溫”鍵，蜂鳴

44、器響一聲，進(jìn)入定溫功能；定溫指示燈長亮，默認(rèn)定溫為第4檔，數(shù)碼管顯示 “180C ”，檔位LED顯示對應(yīng)火力檔 位（火力檔位LED共有18個燈，三個燈為一組，共6組，對應(yīng)6檔火力）。在定溫狀態(tài)下，按滑動鍵可進(jìn)行6檔溫度調(diào)節(jié)，最小可調(diào)到1檔，最大可調(diào)到6檔。在定溫狀態(tài)下按“開/關(guān)”可以關(guān)機。在定溫狀態(tài)下無按鍵操作時，2小時自動關(guān)機進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。表3-1溫度表Table 3-1 檔位123456數(shù)碼管顯示60100140180210240對應(yīng)功率W9009001200150018002000(4)火力功能：在待機狀態(tài)下，按下“火力”鍵，蜂鳴器響一聲，進(jìn)入火力功能；火力指示燈長亮，默認(rèn)火力為第6檔，

45、數(shù)碼管顯示 “6 ” ，檔位LED顯示對應(yīng)火力檔 位。在火力狀態(tài)下，按滑動鍵可進(jìn)行6檔火力調(diào)節(jié)，最小可調(diào)到1檔，最大可調(diào)到6檔.在火力狀態(tài)下按“開/關(guān)”可以關(guān)機。在火力狀態(tài)下無按鍵操作時，2小時自動關(guān)機進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)。表3-2功率表檔位123456數(shù)碼管顯示123456功率范圍W間歇9001200150018002000(5)定時功能：在“火力”“定溫”功能時，按“定時”鍵，數(shù)碼管閃爍顯示定時時間，默認(rèn)顯示定時時間為“00：00”,操作指滑鍵向右滑動時，調(diào)節(jié)分鐘循環(huán)加5，范圍為“00-59”；操作指滑鍵向左滑動時，調(diào)節(jié)小時循環(huán)加，范圍為“00-03”。當(dāng)定時時間設(shè)定為“00：00”時，閃爍10S

46、后，取消定時，回到默認(rèn)功能時間2小時。其它定時間閃爍10S后確認(rèn)，顯示定時時間倒計時，定時時間到后關(guān)機。3.3設(shè)計方案電磁爐控制系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩大部分。硬件部分是實現(xiàn)電磁爐上述功能的基礎(chǔ)，可以說是電磁爐的“肢體”;軟件部分則是完成電磁爐上述功能的關(guān)鍵，是設(shè)計的關(guān)鍵部分，也可以說是“靈魂。良好的軟件設(shè)計可以最大限度的發(fā)揮硬件資源的優(yōu)勢。所以，電磁爐控制系統(tǒng)的設(shè)計既要有合理的硬件資源，還要有一套可靠的軟件系統(tǒng)作為支持。3.3.1硬件設(shè)計電磁爐主要是利用電磁感應(yīng)原理，電流經(jīng)過線盤產(chǎn)生變化磁場，磁場感應(yīng)到爐面上的鐵質(zhì)鍋具底部產(chǎn)生渦流，從而產(chǎn)生大量的熱能，直接令鍋具底部迅速發(fā)熱，進(jìn)而加熱

47、鍋內(nèi)食物。電磁爐的感應(yīng)加熱原理如前所述，電磁爐硬件部分主要包括以下幾個方面:1)：整流部分(AC-DC)，包括三相不可控整流橋、LC濾波電路、電壓電流檢測電路等。2)：逆變部分（DC-AC)，包括大功率開關(guān)器件IGBT、IGBT的隔離驅(qū)動及過壓過流保護(hù)電路、緩沖電路等。3)：諧振槽路及負(fù)載電路部分，包括加熱線圈盤、鍋具等。4)：控制電路及保護(hù)電路電路，包括信號調(diào)理電路、溫度檢測電路、電源電路、檔位輸入電路、顯示及故障報警電路、過溫、過壓、過流保護(hù)電路等。電磁爐的硬件組成框圖如圖3-2示。詳細(xì)的硬件設(shè)計將在第四章介紹。圖3-2電磁爐硬件構(gòu)成框圖Fig.3-2 Induction hardware

48、 structure diagram3.3.2軟件設(shè)計電磁爐的軟件部分采用模塊化程序設(shè)計思想。通過對電磁爐的各個功能進(jìn)行劃分，每個程序模塊完成相應(yīng)特定的功能。最后，將所有功能模塊連接在一起，完成整個控制系統(tǒng)程序的設(shè)計28。電磁爐的程序應(yīng)分為兩大部分：主程序和定時器中斷服務(wù)程序。主程序是電磁爐控制系統(tǒng)的總體程序，它負(fù)責(zé)整個控制系統(tǒng)中各個模塊程序的協(xié)調(diào)運行，是電磁爐控制系統(tǒng)的核心程序。主程序是循環(huán)執(zhí)行的，主要實現(xiàn)那些需要實時處理的功能，如功率控制、定溫控制、無鍋檢測和報警等。定時器中斷服務(wù)程序是定時執(zhí)行的，主要是為主程序服務(wù)的，包括提供良好的人機界面，為主程序提供狀態(tài)轉(zhuǎn)換及定時數(shù)據(jù)，以及實現(xiàn)各種需

49、要計時、定時控制的功能等等。為了使程序運行穩(wěn)定可靠，主程序與定時中斷服務(wù)程序應(yīng)遵循如下原則：(1) 主程序與定時中斷服務(wù)程序可以雙向傳送數(shù)據(jù)。但定時中斷服務(wù)程序提供數(shù)據(jù)給主程序，是為了協(xié)助主程序?qū)崿F(xiàn)電磁爐的某些功能。如程序在中斷中檢測到開機鍵按下，傳遞至主程序，主程序就進(jìn)行開機處理;主程序提供數(shù)據(jù)給后臺，是輔助性的，是為了更好地幫助自已實現(xiàn)電磁爐的功能服務(wù)的。(2) 由于中斷可能發(fā)生在主程序的任何地方，定時中斷服務(wù)程序為主程序提供的數(shù)據(jù)隨時會改變，因此在一次主程序循環(huán)中，此數(shù)據(jù)最好只使用一次。(3) 在中斷服務(wù)程序中，也可以單獨實現(xiàn)一些需要周期性控制的功能。例如定時時鐘。主程序和定時器中斷服務(wù)

50、程序包含的主要子程序分別如圖3-3圖3-4示。圖3-3主程序框圖Fig.3-3Main program block diagram 圖 3-4定時器中斷服務(wù)程序框圖Fig.3-4lock diagram of timer interrupt service routine第四章 電磁爐硬件電路設(shè)計4.1 交流電輸入部分市電220V經(jīng)接插件L1、N1接入電路。電路開始通電。由于電磁爐工作電流較大，接插件N1、L1和保險管兩端引腳焊接必須牢固，目的是避免接觸不良。電磁爐的保險絲是個保護(hù)裝置，在更換的過程中要選用同型號的更換。（過小電流不夠過、易熔斷。過大保護(hù)失去作用）。所以16A/250V的保險絲

51、不能隨意改動或代換（更不能直接短路）。RZ1是壓敏電阻，作用是為了防止市電輸入電壓過高而損壞電磁爐，其外型像瓷片電容（藍(lán)色）。壓敏電阻標(biāo)注一般為10D561K或10D471K，其最大允許使用電壓為300V（AC），當(dāng)電壓超出其范圍時，就會被炸裂。在維修過程中，更換時，要選合適的型號對號入座。L1、N1之間有電容C1，該電容既能防止電磁爐工作產(chǎn)生的高頻干擾脈沖竄入市電網(wǎng)干擾其他電器，又防止市電網(wǎng)的干擾脈沖竄入電磁爐電路影響其工作。該電容的容量通常為2uF5 uF。如圖4-1所示。圖4-1 交流輸入電路 Fig.4-1 AC input circuit4.2大電流整流濾波輸出部分220V的交流電引

52、入后，需要經(jīng)過整流橋進(jìn)行整流。如圖4-2所示。BG1是個大電流高耐壓器件，其規(guī)格為20A800V。當(dāng)其燒壞后，不能隨意用其它整流器代替。一定要用同型號或比它更大電流高耐壓的整流器（外觀、管腳、接口相同）替換。圖4-2 高壓整流濾波電路Fig.4-2 High-voltag rectifier filter circuitL1扼流圈、C4電容組成倒L型濾波電路7。作用是把整流出來的直流脈動成分濾去，使輸出波形更加平滑。當(dāng)C4、8uF/400V（DC）電容擊穿短路時，保險絲會燒斷，整流器也會因電流過大而燒壞。此電容容量變值時（變?。?，直流輸出300V電壓會明顯下降，當(dāng)C4沒有容量時，也會導(dǎo)致燒IG

53、BT，維修時要特別注意。4.3線盤高頻振蕩電路在電磁爐電路中，開關(guān)管扮演著非常重要的角色。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，+300V經(jīng)加熱線圈、開關(guān)管以大電流給加熱線圈充電，電能轉(zhuǎn)化為加熱線圈中的電磁能。經(jīng)測試，此時加在開關(guān)管上的電壓約為十250V，工作電流在20A40A之間。如此大的工作電流，選擇合適的開關(guān)管才能安全穩(wěn)定地工作。一般說來普通的MOS場效應(yīng)管，雖然僅需微弱的驅(qū)動電壓即可工作，但工作在高電壓和大電流狀態(tài)時，因內(nèi)阻較大，管子發(fā)熱快，難以長時間工作；大功率達(dá)林頓管雖然可以在高電壓、大電流狀態(tài)下長時間工作，但需要較大的驅(qū)動電流。將場效應(yīng)管與大功率達(dá)林頓管有機地結(jié)合的IGBT管，將場效應(yīng)管作為推動管，大

54、功率大功率管作為輸出管,在高電壓、大電流狀態(tài)下長期安全工作，并表現(xiàn)出極好的開關(guān)特性，輸出功率可達(dá)1000W以上。因此電磁爐的開關(guān)選用IGBT管。圖4-3 是電磁爐高頻振蕩電路CN3、CN4（接上線盤）與C5、IGBT1組成一個高頻振蕩電路（振蕩頻率一般為20KHz 40KHz之間）。高頻交變電流是由線盤的電感量，與高頻諧振電容的容量決定的。因此線盤的電感量和電容的容量要根據(jù)功率來確定。當(dāng)IGBT擊穿后，要對其進(jìn)行檢測，C5容量變值都會導(dǎo)致IGBT燒壞（特別是電容短路）。IGBT是電磁爐的核心部件，采用西門子公司公司H20R1202（型號），其擊穿燒壞后維修一定要用同樣的型號更換（因為參數(shù)、溫升有些不同,可能會第二次出現(xiàn)故障）。R6是下拉電阻，DW1為限幅穩(wěn)壓管（二極管）作用是把驅(qū)動輸入限制在0V18V之間。維修時，當(dāng)IGBT擊穿燒壞，也要對其進(jìn)行檢測，正常后才可以更換IGBT。R7為限流電阻.。圖4-3高頻振蕩電路 Fig.4-3 High-frequency oscillator circuit4.4電源電路22電磁爐的風(fēng)扇、IGBT的驅(qū)動電路、集成電路想要正常的工作就需要有一定的直流電壓提供能量。如圖4-4所示。圖4-4 直流電源電路 Fig.4-4 DC power supply circuit市電（交流220V）經(jīng)