苏泊尔电磁炉电路板分析

苏泊尔电磁炉电路板（mother borad）分析

电路板型号:C21S27-B,苏泊尔产品拓邦公司设计电路板都可以参照

电路板的组装方式: 插件,贴片混合.

生产工艺顺序为:PCB→刷红胶（用于贴片元件固定）→SMT(贴片电阻,电容,小功率三极管) →JV(打跳线，10MM跨距电阻,IN4148开关二极管等) →DIP(人工插件,有大功率的电阻, 5UF,0.3UF,电感等) →波峰焊(先助焊剂,两次喷锡) →剪元件脚→ICT测试（在线测试线路是否开路短路，以及元件是否出错，元件反向等）→目检（人工按照PCBA检验标准检测工艺问题）→测试（通电测试线路板）→刷防潮漆→包装

一：电磁炉主回路工作情况：

当电磁炉在正常工作时，电磁炉线盘上的线圈产生的交变磁场在锅具底部反复切割变化使锅具底部产生环状电流（涡流），并利用小电阻大电流的短路热效应产生热量成为烹饪热源。

220V交流电经过整流桥输出5UF电容滤波后输出300V直流电,IGBT受矩形脉冲驱动导通时,300V直流电到线盘输入端通过线圈盘输出经IGBT到地形成电流回路，线圈盘的感应电压输入为正，输出为负。给谐振电容0.3UF充电。IGBT截止时，谐振电容0.3UF 反向给线盘放电，电压方向反向。IGBT集电极产生脉冲高压1100V。当反向高压接近为0时，IGBT再次导通。依次循环这样流过线圈盘是变向的电流,我们称交变电流, 交变电流经过线圈形成涡流,使锅具本身快速加热.简述为过程

AC(200 V,50HZ)—DC(300V)—AC(1200V频率在20—50KHZ)

:一是在高频电流的一个周期里,只有IGBT导通电流是电源供给线盘的能量,所以电流的大小就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,IGBT导通的时间就越长,电流就越大,功率越大反之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲的宽度;二是LC自由振荡的半周期时间是出现峰值电压的时间,亦是IGBT的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能错位的,如峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲己提前到来,就会出现很大的导通电流使IGBT烧坏,因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。

二，电磁炉解决方案

所有电磁炉电控电路板设计就是围绕保护IGBT能工作安全和增加新功能设计，电路分为：同步电路，震荡电路，电流负反馈，过压保护，VCE保护电路，电源电路，温度检测电路，等等

1 同步电路

同步电路严密监视主回路工作状况当IGBT 电压下降接近0V 时输出一个触发脉冲强行使

振荡电路开始下一个周期的振荡并使IGBT 导通这样可避免励磁线圈中的电流瞬间变化太

大保护了关键部件IGBT

2 振荡电路

振荡电路输出矩形脉冲正常工作时该矩形脉冲的上升沿时刻受同步电路的强行控制以确

保与主回路LC 谐振电路同步而矩形脉冲的宽度受电流负反馈电路的控制

3 电流负反馈电路

负荷电流的反馈信号和单片机输出的PWM 信号相比较形成电流负反馈的输出这样可限制

负荷电流不至过高改变PWM 的占空比就可控制负荷电流的大小

4 过压保护电路

该电路严密监视市电上尖峰干扰和IGBT 集电极电压一旦电压过高即刻关断驱动脉冲该

电路是由全硬件实现的因此保护速度极快

5 电源电路

电源电路输出两个电压值+5V 主要对单片机供电+18V 主要对比较器供电+18V 用在驱动电路中用于驱动IGBT 导通

7 单片机及其周边电路

单片机的加入使电磁炉实现了智能化使它增色不少其中主要包括提供良好的人机界面功率自动控制温度自动控制定时控制以及各种自动检测报警等。

如图所示单片机对5 路输入的模拟信号进行模/数转换根据模/数转换值对电磁炉的工况进行推理判断找出其中的最佳方案对电磁炉进行控制。

单片机的5 路输入的模拟信号分别为市电电压信号，负荷电流信号，IGBT 温度信号，锅底PAN温度，信号风扇运转。

信号单片机的有4 路输出：一是PWM 信号可控制负荷电流，二是控制信号可开通或关断驱动IGBT 的矩形脉冲，三是蜂鸣器控制输出可给用户提示，四是风扇控制信号风扇工作可使IGBT 降温。

8电磁炉功能工作情况

C21S27-B，有火锅功能，褒汤功能，炒菜功能

这些功能是单片机内部程序存储器ASM汇编程序实现的。单片机输出占空比不同的PWM 信号所形成的负荷电流的大小是不同的根据所设档位的功率大小和市电电压值控制输出合适的PWM 占空比使功率P=U I 不变以达到功率的自动控制这样就使输出功率不受市电电压波动的影响用户可根据实际需要设置若干个不同功率。

1，功率的加减---就是调节单片机内部的PWM 占空比实现的。

2，定时预约功能---是单片机内部的定时器和记数器模块实现

3，炒菜，煎炸功能温度控制-----是锅具下线盘中间的温度传感器进行模糊控制

特殊元件介绍：

1，LM339

它是内置四个翻转电压为6mV的电压比较器,当电压比较器输入端电压正向时(+输入端电压高于-入输端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管截止, 此时输出端相当于开路; 当电压比较器输入端电压反向时(-输入端电压高于+输入端电压), 置于

LM339内部控制输出端的三极管导通, 将比较器外部接入输出端的电压拉低,此时输出端为0V。

2，IGBT

它是绝缘栅双极晶体管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。

目前有用不同材料及工艺制作的IGBT, 但它们均可被看作是一个MOSFET输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构。特点如下：

1.电流密度大, 是MOSFET的数十倍。

2.输入阻抗高, 栅驱动功率极小, 驱动电路简单。

3.低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下, 其导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET的

Rds(on) 的10%。

4.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏。

5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us, 约为GTR的

10%,接近于功率MOSFET, 开关频率直达100KHz, 开关损耗仅为GTR的30%。