电磁炉工作原理=电路图
电磁炉原理图和工作原理讲解
目录一、简介1.1 电磁加热原理1.2 458系列简介二、原理分析2.1 特殊零件简介2.1.1 LM339集成电路2.1.2 IGBT2.2 电路方框图2.3 主回路原理分析2.4 振荡电路2.5 IGBT激励电路2.6 PWM脉宽调控电路2.7 同步电路2.8 加热开关控制2.9 VAC检测电路2.10 电流检测电路2.11 VCE检测电路2.12 浪涌电压监测电路2.13 过零检测2.14 锅底温度监测电路温度监测电路 IGBT2.152.16 散热系统2.17 主电源2.18辅助电源2.19 报警电路三、故障维修3.1 故障代码表3.2 主板检测标准3.2.1主板检测表3.2.2主板测试不合格对策3.3 故障案例3.3.1 故障现象1一、简介1.1 电磁加热原理电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。
在电磁灶内部，由整流电路将50/60Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿(导磁又导电材料)底部金属使器皿本身自行高速发热，体内产生无数的小涡流，然后再加热器皿内的东西。
1.2 458系列简介458系列是由建安电子技术开发制造厂设计开发的新一代电磁炉,界面有LED发光二极管显示模式、LED数码显示模式、LCD液晶显示模式、VFD莹光显示模式机种。
操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时关机、预约开/关机、预置操作模式、自动泡茶、自动煮饭、自动煲粥、自动煲汤及煎、炸、烤、火锅等料理功能机种。
额定加热功率有700~3000W 的不同机种,功率调节范围为额定功率的85%,并且在全电压范围内功率自动恒定。
200~240V机种电压使用范围为160~260V, 100~120V机种电压使用范围为90~135V。
全系列机种均适用于50、60Hz的电压频率。
使用环境温度为-23℃~45℃。
半桥大功率电磁炉工作原理
工作原理一．整机方框图：见附页二．原理图(见附页）三．各方框图原理阐述，以上原理图为例说明1）．滤波部分：这单元电路包括X滤波电容C1~C3和共模电感L1，此三个元件组成星式滤波器，用以滤除电源线中的杂波和抑制本机的有害杂波通过电源线向电力电源中传导。
这部分电路对于功率不大，要求很低的场合，电路设计合理的电路板可以省略。
2）．整流部分：这单元电路包括整流桥DB1，扼流圈L1，高频滤波电容C8，这部分电路的作用就是把交流电整流成直流电，然后经过电容电感的滤波作用，给后级能量转换提供电源。
3）．能量转换：这单元电路包括两个IGBT（上桥IG1和下桥IG2），高频吸收电容C5，C6，阻尼电阻R11，R12，谐振电容C7,C9，电磁线圈；其工作原理为：两个IGBT依次导通，让电源电流在电磁线圈中形成交变电流而产生交变磁场，此磁场会对放置在线圈上面的锅具产生强大的感应电流而使锅具自身发热。
两个IGBT的作用就是依次轮流导通而使线圈中产生交变电流，高频吸收电容的作用为吸收IGBT关断时产生的尖峰电压，保护IGBT免受尖峰电压损坏，阻尼电阻的作用是防止高频吸收电容与电磁线圈产生谐振而损坏IGBT，谐振电容的作用是配合电磁线圈工作在谐振状态，完成IGBT的软开关，减少IGBT开关损耗。
1．4）．IGBT推动与IGBT过流保护：此单元电路包括IGBT驱动模块U4,U5，及其周边元件IGBT_UCE 电压检测二极管D11、D12，具体请见附页说明书,驱动模块完成对IGBT的驱动和IGBT过流信号的检测。
5）：半桥驱动波形发生器：此单元电路包括H_F03A，E18，E19。
此模块主要产生半桥驱动信号，并经OUTA，OUTB输出相互错开的驱动信号，E18的作用用于驱动信号的稳定度滤波，当发生驱动信号抖动厉害或驱动信号不稳定时，检查此电容，E19为内部比较器参考电压滤波，此参考电压为稳定5.1V。
半桥模块各引脚功能如下：1．INA：反馈信号输入A。
电磁炉工作原理及常见故障及检修方法
前言本章一共2节主要介绍电磁炉的工作原理、系统部件组成以及常见故障及检修方法，希望能够帮助到技术工作人员。
第1节 电磁炉工作原理电磁炉是利用电磁感应原理，电流经过线盘产生变化磁场，磁场感应到炉面上的铁质锅具底部产生涡流，从而产生大量的热量，直接使得锅具底部迅速发热，进而使得食物得到加热。
电磁炉由交流电输入部分、大电流整流滤波输出部分、线盘高频振荡电路部分 、开关电源部分 等功能模块组成。
下面将介绍电磁炉的不同功能模块工作原理以及电磁炉的常见故障及检修方法。
如下图是电磁炉的结构图。
工作结构图电路原理图(见附图1)交流电输入部分市电220V经接插件L1、N1接入电路。
电路开始通电。
由于电磁炉工作电流较大，接插件N1、L1和保险管两端引脚焊接必须牢固，目的是避免接触不良。
电磁炉的保险丝是个保护装置，在更换的过程中要选用同型号的更换。
（过小电流不够过、易熔断。
过大保护失去作用）。
所以16A/250V的保险丝不能随意改动或代换（更不能直接短路）。
L1、N1之间有电容C1，该电容既能防止电磁炉工作产生的高频干扰脉冲窜入市电网干扰其他电器，又防止市电网的干扰脉冲窜入电磁炉电路影响其工作。
该电容的容量通常为2uF—5 uF。
如图所示大电流整流滤波输出部分市电经过桥式整流器BG1（桥堆）整流出来再经过L1、C4滤波后输出300V 直流电，为线盘高频振荡供电。
BG1是个大电流高耐压器件，其规格为20A800V。
当其烧坏后，不能随意用其它整流器代替。
一定要用同型号或比它更大电流高耐压的整流器（外观、管脚、接口相同）替换。
L1扼流圈、C4电容组成倒L型滤波电路。
作用是把整流出来的直流脉动成分滤去，使输出波形更加平滑。
当C4、8uF/400V（DC）电容击穿短路时，保险丝会烧断，整流器也会因电流过大而烧坏。
此电容容量变值时（变小），直流输出300V电压会明显下降，当C4没有容量时，也会导致烧IGBT，维修时要特别注意。
如图所示线盘高频振荡电路CN3、CN4（接上线盘）与C5、IGBT1组成一个高频振荡电路（振荡频率一般为20KHz —40KHz之间）。
步步高C20型电磁炉电路原理图
步步高Ｃ２０型电磁炉（１）电路原理图（２）实测数据（见表７－１５～表７－１７）表７－１５ ＬＭ３３９比较器引脚功能和电压 引脚 功 能 待机电压（Ｖ） 引脚 功 能 待机电压（Ｖ） １功率比较输出 ３．７ ８线盘＋３００Ｖ侧取样 １．９２ ２驱动脉冲输出 ０ ９线盘ＩＧＢＴ管侧取样 ０ ３＋１８Ｖ电源 １８．１ １０基准电压 ３．０１ ４外接振荡器件 ５ １１驱动脉冲输入 ０ ５ＰＷＭ功率控制输入 ３．４３ １２地 ０ ６ ＩＧＢＴ管Ｃ极电压取样 ２．４７ １３驱动脉冲输出 ０ ７ ＰＷＭ功率控制输入 ０．１８ １４同步控制输出 ０．１２表７－１６ ＳＮ７４Ｈ１６４Ｎ译码器引脚功能和电压 引脚 功 能 待机电压（Ｖ） 引脚 功 能 待机电压（Ｖ） １显示信号数据输入 ４．１７ ８显示信号时钟输入 ４．６４ ２显示信号数据输入 ４．１７ ９归零信号输入 ５ ３“日”字ａ笔画／指示灯控制输出 ４．０８ １０“日”字ｅ笔画／指示灯控制输出 ４．１７ ４“日”字ｂ笔画／指示灯控制输出 ４．１１ １１“日”字ｆ笔画／指示灯控制输出 ４．１３ ５“日”字Ｃ笔画／指示灯控制输出 ４．１３ １２“日”字ｇ笔画／指示灯控制输出 ４．２１ ６“日”字ｄ笔画／指示灯控制输出 ２．４７ １３“日”字ｈ笔画／指示灯控制输出 ４．２１ ７地 ０ １４＋５Ｖ电源 ９表７＿１７ ＩＣ２ ＣＰＵ引脚功能和电压 引脚 功 能 待机电压（Ｖ） 引脚 功 能 待机电压（Ｖ） １ ＰＷＭ功率控制输出 ０．６１ ８风扇／蜂鸣器控制输出 ０ ２主回路电流检测 ３．１５ ９键控２ ４．１６ ３加热开／关控制输出 ０ １０显示时钟信号输出 ４．６３ ４＋５Ｖ电源 ５ １１接地 ０ ５炉面温度检测 ０ １２显示屏位驱动 ４．１３ ６指示灯组ｌ控制输出 ４．１１ １３显示屏位驱动 ４．１２ ７键控１ ４．７６ １４指示灯组２控制 ４．１２。
经典的电磁炉原理图JiuYang(S3F9454)
C516
FB VCC
GND OE
OC
OC
C1 2UF/275VAC
D500 4007
IC500 TH202
CT
OB
A
CNR1
10D561
FUSE1
15A/250V
C500 4.7U/400V
2
1
3
4
D501 FR107
R501 2M2,1/2W
L 220VAC N
250#
250#
C503 C520 103 301
R507 5K1*
L01 L02 L03
L04 L05 L06
120K*0.5W
+18V
1 2
R404
120K*0.5W OUT1 四脚接线柱
OUT2 四脚接线柱
D300 4148
D
Q301 8050/EBC
R302 1/2W-33Ω
R303 3K3
C300
B
100U/25V
C301 104
驱动电路 D
8 7 6 5 4 3 2
3
DB1
C204不插
104
1K
C205
CN4
10K* C00
-
+
炉面测温电路 E5/E6
B
1
AC
2
AC
RS1506
CT1 1:/850
R216
R215
浪涌保护电路 +5V 2K7*
2K2*
C207 472
R217 1K*
471 C205不插
D100
4148
R100 560
电流检测电路(不检锅或功率不足）
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电磁炉工作原理说明
电磁炉工作原理说明IC-14FZ/16FZ/16FZC/18FZ/16YZ/18YZ 老版1 Varistor （突波汲取器）2D203：半波整流作用 R204：供给Q204的I B及ZD204的I ZZ D204：作稳压用V Z—0.6=V OUT Q204：稳压用晶体管C207—C209：使直流V OUT电压平坦3Cooling Fan （冷却风扇）当电源开关（1）当开机时，C3充电，IC1的第四脚会有一短暂Low电位，供IC1作重置工作，使电路正常工作。
（2）当关机或者+5V电压低于ZD2的V Z电压时，IC5#14,IC2#6,成Low状态,使IC1作重置工作,同时停止加热工作.5 50HZ Square Wave Generator (方波产生器)6（Microcontroller）微电脑操纵器使用IC8049 Microcontroller (微电脑操纵器)，要紧功能如下：（1）电源ON/OFF切换操纵（2）加热/定温功能切换操纵（3）加热火力操纵（4）定温温度操纵（5）定时功能（6）无负载检知及自动关机（7）各顶功能显示LED操纵（8）按键功能输入检知（9）机内温升过高保护（10）锅具检知（11）炉面过热告知（12） 散热风扇操纵7 Temperature Adjustment And Over TemperatureProtection (定温操纵及过热保护)要紧功能为根据置于陶瓷板下方的热敏电阻（负温度系数），感测温度而改变电阻值得一随温度变化的电压单位，与微电脑操纵8C.T.（比流器）串接在B.D.(桥式整流器)前的线路上,因此,C.T.二次侧R110上的AC电压可得入力电流的变化，此AC电压再经D101—D104全波整流为DC电压，与加热段数的电压作一误差比较后，由OP IC6#1输出，经由R405与C402作一滤波得一平滑的DC电压V0，此电压与入力电流HEAT LEV成一定的此例关系，TA8316将IC6#2输出的PULSE信号，放大到足以驱动IGBT ON/OFF的信号，输入的信号脉冲信号的HI的工作周期愈大，，则表示火力愈强。
电磁炉内部电路大解剖
电磁炉工作原理之电磁炉内部电路大解剖电磁炉的原理方块图电磁炉工作原理说明之电路分析1、主回路图中整流桥BI将工频（50HZ）电压变成脉动直流电压，L1为扼流圈，L2是电磁线圈，IGBT由控制电路发出的矩形脉冲驱动，IGBT导通时，流过L2的电流迅速增加。
IGBT截止时，L2、C21发生串联谐振，IGBT 的C极对地产生高压脉冲。
当该脉冲降至为零时，驱动脉冲再次加到IGBT上使之导通。
上述过程周而复始，最终产25KHZ左右的主频电磁波，使陶瓷板上放置的铁质锅底感应出涡流并使锅发热。
串联谐振的频率取之L2、C21的参数。
C5为电源滤波电容。
CNR1为压敏电阻（突波吸收器），当AC电源电压因故突然升高时，瞬间短路，使保险丝迅速熔断，以保护电路。
2、副电源开关电源提供有+5V，+18V两种稳压回路，其中桥式整流后的+18V 供IGBT的驱动回路，同步比较IC LM339和风扇驱动回路使用，由三端稳压电路稳压后的+5V供主控MCU使用。
3、冷却风扇当电源接通时主控IC发出风扇驱动信号（FAN），使风扇持续转动，吸入外冷空气至机体内，再从机体后侧排出热空气，以达至机内散热目的，避免零件因高温工作环境造成损坏故障。
当风扇停转或散热不良，IGBT表贴热敏电阻将超温信号传送到CPU，停止加热，实现保护。
通电瞬间CPU会发出一个风扇检测信号，以后整机正常运行时CPU发出风扇驱动信号使其工作。
4、定温控制及过热保护电路该电路主要功能为依据置于陶板下方的热敏电阻（RT1）和IGBT 上的热敏电阻（负温度系数）感测温度而改变电阻的一随温度变化的电压单位传送至主控IC（CPU），CPU经A/D转换后对照温度设定值比较而作出运行或停止运行信号。
(TOPAD的意思是把陶板部分的温度由模拟量转化成数子量送到CPU，IGAD的意思是把IGBT部分的温度由模拟量转化成数子量送到CPU）5、主控IC（CPU）主要功能18脚主控IC主要功能如下：（1）电源ON/OFF切换控制（2）加热火力/定温温度控制（3）各种自动功能的控制（4）无负载检知及自动关机（5）按键功能输入检知（6）机内温升过高保护（7）锅具检知（8）炉面过热告知（9）散热风扇控制（10）各种面板显示的控制6、负载电流检知电路该电路中T2（互感器）串接在DB（桥式整流器）前的线路上，因此T2二次侧的AC电压可反映输入电流的变化，此AC电压再经D13、D14、D15、D5全波整流为DC电压，该电压经分压后直接送CPU的AD转换后，CPU根据转换后的AD值判断电流大小经软件计算功率并控制PWM输出大小来控制功率及检知负载7、驱动电路该电路将来自脉宽调整电路输出的脉冲信号放大到足以驱动IGBT开启和关闭的信号强度，输入脉冲宽度愈宽IGBT开启时间愈长。
电磁炉工作原理=电路图
电磁炉工作原理简介电磁加热原理电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。
在电磁灶内部，由整流电路将50/60Hz 的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz 的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿( 导磁又导电材料) 底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西。
47 系列筒介47 系列是由正夫人旗下中山电子技术开发制造厂设计开发的全新一代电磁炉,面板有LED 发光二极管显示模式、LED 数码显示模式、LCD 液晶显示模式、VFD 莹光显示模式、TFT 真彩显示模式机种。
操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时关机、预约开/ 关机、预置操作模式、自动泡茶、自动煮饭、自动煲粥、自动煲汤及煎、炸、烤、火锅等料理功能机种。
额定加热功率有500W~3400W 的不同机种, 功率调节范围为额定功率的90%, 并且在全电压范围内功率自动恒定。
200~240V 机种电压使用范围为160~260V, 100~120V 机种电压使用范围为90~135V 。
全系列机种均适用于50 、60Hz 的电压频率。
使用环境温度为-23 ℃~45 ℃。
电控功能有锅具超温保护、锅具干烧保护、锅具传感器开/ 短路保护、 2 小时不按键( 忘钾机) 保护、IGBT 温度限制、IGBT 温度过高保护、低温环境工作模式、IGBT 测温传感器开/ 短路保护、高低电压保护、浪涌电压保护、VCE 抑制、VCE 过高保护、过零检测、小物检测、锅具材质检测。
47 系列须然机种较多, 且功能复杂, 但不同的机种其主控电路原理一样, 区别只是零件参数的差异及CPU 程序不同而己。
电路的各项测控主要由一块8 位4K 内存的单片机组成, 外围线路简单且零件极少, 并设有故障报警功能, 故电路可靠性高, 维修容易, 维修时根据故障报警指示, 对应检修相关单元电路, 大部分均可轻易解决。
电磁炉维修实例(附原理图)
电磁炉维修实例（附原理图）先简单讲一下.电磁炉的工作原理电磁炉220v工频交流由ACIN插口接入，通过保险丝10~15A（2000W以上用15安保险丝）防止内部电路的过载及短路。
VA为并联压敏电路，防止外，部供电电压过高，往往为烧毁自身来保护后级电路的安全。
容量为2UF。
滤波电容，后级为大功率桥式整流块，可将前级的220v 工频交流电整流为脉动直流电，脉动直流电通过扼流圈和平滑滤波，将相对平稳的直流电供向下级PAN电磁线盘，PAN线盘与振荡电容组成LC振荡电路，从而在线盘上产生交变磁场。
PAN电磁线盘的后级为电流取样，电流信号传递给电压比较器LM339进行检测。
后级为高压保护二极D18V，作用为保护IGBT，防止反向高压击穿IGBT。
IGBT的控制极驱动由对管80508550组成，老试的电磁炉用TA8316S驱动，TA8316S输出14KHz频率的脉冲，根据TA8316S输出的脉宽来调整IGBT通断时间的长短，从而达到调整功率的要求。
LM339为电压比较器，电路中设有锅具检测、温度检测；电流检测，电压检测LM339比较器都将检测信号反馈到、驱动器上，从而达到停机要求。
新出的电磁炉有的由取样电压通过芯片来检测锅具检测、温度检测；电流检测，电压检测.方法由所不同，温度检测线盘中间的热敏利电阻RT 通过热量变化转换为电平变化，IGBT散热铝块上固定有温度开关K1，或热敏电阻当IGBT过热时，温度开关K1的通断状态发生变化，从而接通CPU复位停机。
风扇的电源控制由CPU输出高电平至三极管Q，从而使导通，风扇通过12V/18V 直流运转。
控制电路的电源主要由变压器的初级接入，次级输出连接稳压电路。
一组形成+5V电压，主要供给集成块CPU供电；一组通过稳压形成12V//18V/24V电压，主要供给集成IC339，驱动风扇供电故障分析及维修方法现象1、烧保险。
是电磁炉的多病①首先将电磁线盘的接线脚断，看看开桥式整流是否击穿。
电磁炉工作原理和原理图
电磁炉工作原理电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。
电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。
电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。
其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。
其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。
在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。
涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。
1、概述电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。
它使用起来非常方便，可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。
特点：效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生，烹饪时加热均匀、能较好地保持食物的色、香、味和营养素，是实现厨房现代化不可缺少的新型电子炊具。
电磁灶的功率一般在700-1800W左右。
电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。
按样式分类，可以分以下三种。
台式电磁炉：分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点。
因为价格低较受欢迎。
埋入式电磁炉：是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后在台面上挖个洞，使灶面与橱柜台面成一个平面。
业内专家认为这种安装方法只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋入式炒菜并不方便。
嵌入式电磁炉：可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求。
本文主要介绍利用SPMC65P2404芯片来实现电磁炉的设计。
SPMC65P2404是凌阳推出的一款工业控制8位单片机，具有很高的性价比，抗干扰能力强，非常适合应用于工业控制类、家电类产品的设计。
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电磁炉工作原理简介1.1 电磁加热原理电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。
在电磁灶内部，由整流电路将50/60Hz 的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz 的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿( 导磁又导电材料) 底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西。
1.2 47 系列筒介47 系列是由正夫人旗下中山电子技术开发制造厂设计开发的全新一代电磁炉,面板有LED 发光二极管显示模式、LED 数码显示模式、LCD 液晶显示模式、VFD 莹光显示模式、TFT 真彩显示模式机种。
操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时关机、预约开/ 关机、预置操作模式、自动泡茶、自动煮饭、自动煲粥、自动煲汤及煎、炸、烤、火锅等料理功能机种。
额定加热功率有500W~3400W 的不同机种, 功率调节范围为额定功率的90%, 并且在全电压范围内功率自动恒定。
200~240V 机种电压使用范围为160~260V, 100~120V 机种电压使用范围为90~135V 。
全系列机种均适用于50 、60Hz 的电压频率。
使用环境温度为-23 ℃~45 ℃。
电控功能有锅具超温保护、锅具干烧保护、锅具传感器开/ 短路保护、 2 小时不按键( 忘钾机) 保护、IGBT 温度限制、IGBT 温度过高保护、低温环境工作模式、IGBT 测温传感器开/ 短路保护、高低电压保护、浪涌电压保护、VCE 抑制、VCE 过高保护、过零检测、小物检测、锅具材质检测。
47 系列须然机种较多, 且功能复杂, 但不同的机种其主控电路原理一样, 区别只是零件参数的差异及CPU 程序不同而己。
电路的各项测控主要由一块8 位4K 内存的单片机组成, 外围线路简单且零件极少, 并设有故障报警功能, 故电路可靠性高, 维修容易, 维修时根据故障报警指示, 对应检修相关单元电路, 大部分均可轻易解决。
二、电磁炉工作原理分析2.1 特殊零件简介2.1.1 LM339 集成电路LM339 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 。
2.1.2 IGBT绝缘双栅极晶体管(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。
IGBT有三个电极(见上图), 分别称为栅极G(也叫控制极或门极) 、集电极C(亦称漏极) 及发射极E(也称源极) 。
从IGBT的下述特点中可看出, 它克服了功率MOSFET的一个致命缺陷, 就是于高压大电流工作时, 导通电阻大, 器件发热严重, 输出效率下降。
IGBT的特点: 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%。
IGBT将场控型器件的优点与GTR的大电流低导通电阻特性集于一体, 是极佳的高速高压半导体功率器件。
目前458 系列因应不同机种采了不同规格的IGBT, 它们的参数如下:(1) SGW25N120---- 西门子公司出品, 耐压1200V, 电流容量25 ℃时46A,100 ℃时25A, 内部不带阻尼二极管, 所以应用时须配套6A/1200V 以上的快速恢复二极管(D11) 使用, 该IGBT 配套10A/1200/1500V 以上的快速恢复二极管(D11) 后可代用SKW25N120 。
(2) SKW25N120---- 西门子公司出品, 耐压1200V, 电流容量25 ℃时46A,100 ℃时25A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120, 代用时将原配套SGW25N120 的D11 快速恢复二极管拆除不装。
(3) GT40Q321---- 东芝公司出品, 耐压1200V, 电流容量25 ℃时42A,100 ℃时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120 、SKW25N120, 代用SGW25N120 时请将原配套该IGBT 的D11 快速恢复二极管拆除不装。
(4) GT40T101---- 东芝公司出品, 耐压1500V, 电流容量25 ℃时80A,100 ℃时40A, 内部不带阻尼二极管, 所以应用时须配套15A/1500V 以上的快速恢复二极管(D11) 使用, 该IGBT 配套6A/1200V 以上的快速恢复二极管(D11) 后可代用SGW25N120 、SKW25N120 、GT40Q321, 配套15A/1500V 以上的快速恢复二极管(D11) 后可代用GT40T301 。
(5) GT40T301---- 东芝公司出品, 耐压1500V, 电流容量25 ℃时80A,100 ℃时40A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120 、SKW25N120 、GT40Q321 、GT40T101, 代用SGW25N120 和GT40T101 时请将原配套该IGBT 的D11 快速恢复二极管拆除不装。
(6) GT60M303 ---- 东芝公司出品, 耐压900V, 电流容量25 ℃时120A,100 ℃时60A, 内部带阻尼二极管。
(7) GT40Q323---- 东芝公司出品, 耐压1200V, 电流容量25 ℃时40A,100 ℃时20A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120 、SKW25N120, 代用SGW25N120 时请将原配套该IGBT 的D11 快速恢复二极管拆除不装。
(8) FGA25N120---- 美国仙童公司出品, 耐压1200V, 电流容量25 ℃时42A,100 ℃时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120 、SKW25N120, 代用SGW25N120 时请将原配套该IGBT 的D11 快速恢复二极管拆除不装。
2.2 电路方框图2.3 主回路原理分析时间t1~t2 时当开关脉冲加至IGBTQ1 的G 极时, IGBTQ1 饱和导通, 电流i1 从电源流过L1, 由于线圈感抗不允许电流突变 . 所以在t1~t2 时间i1 随线性上升, 在t2 时脉冲结束, IGBTQ1 截止, 同样由于感抗作用,i1 不能立即突变0, 于是向C3 充电, 产生充电电流i2, 在t3 时间,C3电荷充满, 电流变0, 这时L1 的磁场能量全部转为C3 的电场能量, 在电容两端出现左负右正, 幅度达到峰值电压, 在IGBTQ1 的CE 极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+ 电源电压, 在t3~t4 时间,C3 通过L1 放电完毕,i3 达到最大值, 电容两端电压消失, 这时电容中的电能又全部转化为L1 中的磁能, 因感抗作用,i3 不能立即突变0, 于是L1 两端电动势反向, 即L1 两端电位左正右负, 由于IGBT 内部阻尼管的存在,C3 不能继续反向充电, 而是经过C2 、IGBT 阻尼管回流, 形成电流i4, 在t4 时间, 第二个脉冲开始到来, 但这时IGBTQ1 的UE 为正,UC 为负, 处于反偏状态, 所以IGBTQ1 不能导通, 待i4 减小到0,L1 中的磁能放完, 即到t5 时IGBTQ1 才开始第二次导通, 产生i5 以后又重复i1~i4 过程, 因此在L1 上就产生了和开关脉冲f(20KHz~30KHz) 相同的交流电流。
t4~t5 的i4 是IGBT 内部阻尼管的导通电流, 在高频电流一个电流周期里,t2~t3 的i2 是线盘磁能对电容C3 的充电电流,t3~t4 的i3 是逆程脉冲峰压通过L1 放电的电流,t4~t5 的i4 是L1 两端电动势反向时, 因的存在令C3 不能继续反向充电, 而经过C2 、IGBT 阻尼管回流所形成的阻尼电流,IGBTQ1 的导通电流实际上是i1 。
IGBTQ1 的VCE 电压变化: 在静态时,UC 为输入电源经过整流后的直流电源,t1~t2,IGBTQ1 饱和导通,UC 接近地电位,t4~t5, IGBT 阻尼管导通,UC 为负压( 电压为阻尼二极管的顺向压降),t2~t4, 也就是LC 自由振荡的半个周期,UC 上出现峰值电压, 在t3 时UC 达到最大值。
以上分析证实两个问题: 一是在高频电流的一个周期里, 只有i1 是电源供给L 的能量, 所以i1 的大小就决定加热功率的大小, 同时脉冲宽度越大,t1~t2 的时间就越长,i1 就越大, 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IGBTQ1 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IGBTQ1 烧坏, 因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。
2.4 振荡电路(1) 当PWM 点有Vi 输入时、V7 OFF 时(V7=0V), V5 等于D6 的顺向压降, 而当V5<V6 之后,V7 由OFF 转态为ON,V6 亦上升至Vi, 而V5 则由R20 向C16 充电。
(2) 当V5>V6 时,V7 转态为OFF,V6 亦降至D6 的顺向压降, 而V5 则由C16 、D6 放电。
(3) V5 放电至小于V6 时, 又重复(1) 形成振荡。
“ G 点输入的电压越高, V7 处于ON 的时间越长, 电磁炉的加热功率越大, 反之越小”。
2.5 IGBT 激励电路振荡电路输出幅度约4.1V 的脉冲信号, 此电压不能直接控制IGBT 的饱和导通及截止, 所以必须通过激励电路将信号放大才行, 该电路工作过程如下:(1) V8 OFF 时(V8=0V),V8<V9,V10 为高,Q1 导通、Q4 截止,IGBT 的G 极为0V,IGBT 截止。