麦哲伦海峡:小小电磁炉 蕴含大智慧（二） 电磁炉的启动原理部分

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：                                                                   图3-1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；                                                                                    图3-3
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18V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。                     
       上面的图所示 ；右上的图是原来振荡部分 原理   左下 是根据右上图画出的等效电路图便于分析原理
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、R10、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。                      图3-4
此时的Q1（IGBT）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，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
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。                         图3-5
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。                                图3-6                           图3-7
在图3-8中；T1时间U2B的（8）脚为正半周（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；                 图3-8
图3-9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的同相输入端电压大于反相输入端电压，（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。                  图3-9
这个新产生的振铃波形（幅度高）；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。                       图3-10
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Q1“开关”还原是IGBT了。                  图3-11
下集： 电磁炉  锅检原理 及电路分析