电磁灶

市电经全桥整流后，经过电容滤波， 将脉动的直流电变为平滑的直流电， 该电容称为滤波电容，滤波电容的容 量通常为5uF。
注意： 由于电磁炉工作时，电流波动频率高，幅度大，因此 上述抗干扰电容及滤波电容均不能采用普通电容器， 而是选用MKP电容器。 MKP电容器实为无极金属化聚丙烯膜电容器，这种电 容具有无感、高频特性好、自愈能力强、稳定性好等 优点，并采用塑料防腐外壳环氧灌装，体积小，绝缘 性能好，MKP电容器属于专用电容器，主要用于电子、 电器设备中电源部分抑制噪声的器件。
该压敏电阻标注—般为TVR14391或TVR10431， 这表明其击穿电压为AC390V或AC430V。只要外 部输入电压峰值超过压敏电阻的标称耐压值，压敏 电阻立即击穿，保险管熔断，保护后级电路免遭过 压损坏。

正常时压敏电阻的两脚间电阻均为无穷大。其损坏 后的现象较为直观，多为烧焦或炸裂。压敏电阻属 于一次性保护元件，一旦击穿便不能自动恢复，应 予以更换。
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加热线圈直径(除固定胶盘边沿，一般在16cm-22cm之 间，且电磁炉功率越大，加热线圈直径也越大 加热线圈是用粗铜线以同心圆方式由内到外绕2733匝(电磁炉功率越大，匝数越多)，呈圆盘状固定于 绝缘胶架上。加热线圈中的铜线直径较大，均为 2.2mm，是由多股(常为22-26股)直径0.4mm的漆包铜 丝绞合而成。

为了防止开关管过热损坏，在散热片上安装有 一只塑料封装的热敏电阻 。

温控器实为一只负温度系数的热敏电阻，即
随着温度升高阻值不断减小。

在电磁炉中常用互感器来检测电磁炉的工作电流， 互感器实为一个小功率的升压变压器。 该互感器初次级匝数比多为1：800，即初级铜线 线径粗、匝数少；次级铜线线径细、匝数多。 正常的互感器初级直流电阻近似0Ω，次级电阻约 为455Ω，初、次级绕组绝缘。
2) 电流互感器。电流互感器是一种比较特殊的变压器，其电路 符号与变压器相同，工作原理也与变压器基本相同，但它的一次线圈 通常只有一匝，二次线圈多在几百匝以上，为了计算方便，二次线圈 的匝数常常是一次线圈匝数的整数倍。电流互感器在电磁炉中做电流 采样元件使用。电流互感器在电磁炉电路中常用的规格有1：800、 1：1200、1：3000等。 3) 整流桥堆。整流桥堆的作用是将220V交流电压变换为直流 电压，其内部是等效的2只（半桥）或4只二极管（全桥）。

常见的IGBT管的管脚排列顺序与常见的大功率二极管 一致，即管脚朝下，标注面向自己，从左到右依此是 门极(G)、集电极(c)、发射极(e)。电磁炉中使用的 IGBT管多为N型IGBT管 。

整流全桥虽然在家电产品中随处可见其身影，但用在 电磁炉中的整流全桥却要求其输出电流大、抗大电流 抗击能力强、能承受较高的峰值反向电压。 例如：RS1507整流全桥，该全桥能承受的最大峰值 反向电压为1000V；最大输出电流15A；峰值电流可 达250A，最大正向压降1V；工作温度范围是-55— +150。



由于IGBT管、整流全桥在工作时通过的电流较大，因此
会发出大量热量。为了保证这些元件安全可靠地工作，
就必须加装散热装置，由于散热片远远不能满足散热需 求，因此电磁炉又增加风扇强制散热。

目前该散热所用的电机有两类：一类是普通碳刷电机；
一类是无刷霍尔电机

碳刷电机，生产成本低，但噪音大、寿命短

图1-35 高频电磁灶的电气原理框图

1) IGBT管。IGBT管是电磁炉中最关键的器件。它的全称为绝缘 栅双极晶体管，是一种集BJT管的大电流输出和MOS FET管压控型器 件优点于一体的高压、高速大功率半导体器件。IGBT管有3个电极引 出，分别称为栅极（用G表示，也称控制极）、漏极（用C表示，也 称集电极）、源极（用E表示，也称发射极）。IGBT管内部的续流二 极管，是防止IGBT工作在开关状态，有串联感性元件时，产生的反 电动势将其损坏。
若高频谐振电容容量为0.2uF，则高频交变电流频率为
28.13kHz~31.22kHz； 若高频谐振电容容量为0.3uF，则高频交变电流的频率为 22.97kHz~25.49kHz； 若高频谐振电容容量为0.4uF，则高频交变电流的频率为
19.89kHz~22.07kHz。
为了防止外部输入电压过高损坏电磁炉，在市电进 线端并联有一只压敏电阻，其外形极像瓷片电容器。

电磁炉又被称为电磁灶，第一台家用电磁 炉1957年诞生于德国。电磁炉是由上海隆 美实业引进，1972年，美国开始生产电磁 炉，20世纪80年代初电磁炉在欧美及日本 开始热销。电磁炉的原理是磁场感应涡流 加热。即利用电流通过线圈产生磁场，当 磁场内磁力线通过铁质锅的底部时，磁力 线被切割，从而产生无数小涡流，使铁质 锅自身的铁分子高速旋转并产生碰撞磨擦 生热而直接加热于锅内的食物。

普通的MOS场效应管，虽然仅需微弱的驱动电压即可
工作，但工作在高电压和大电流状态时，因内阻较大，
管子发热快，难以长时间工作；

大功率达林顿管虽然可以在高电压、大电流状态下长
时间工作，但需要较大的驱动电流

将场效应管作为推动管，大功率管作为输出管。这样一个 组合集两者优点于一身，既具有双极型晶体管能通过大电 流密度的优点，同时在驱动电压下，又具备了场效应管用 电压进行控制的特点。具有能实现电压控制以及大功率输 出的特点。输出功率可达1000W以上。


加热线圈的中心安装有感 温器支架，以便安装热敏 电阻 加热线圈的背面安装有多 根磁条。安装磁条阵列是 为了会聚吸收磁力线，减 小磁力线外泄


在电磁炉电路中，开关管扮演着非常重要的角色。 当开关管导通时，+300V经加热线圈、开关管给加 热线圈充电，电能转化为加热线圈中的电磁能 此时加在开关管上的电压约为+250V，工作电流在 20A~40A之间


3. 电气控制系统
电磁灶的电气电路由300V供电电路（主电 源）、低压电源电路（辅助电源）、单片机电路、 频率变换主回路、功率驱动电路、同步控制电路、 PWM脉冲调整电路、保护电路、操作显示电路、温 度调节电路等构成。高频电磁灶的电气原理框图如 图1-35所示。 除操作、指示器件，加热线圈以外，电气电 路中的元器件都集中在一块印制电路板上。
无刷电机，内含转换电路，生产成本高，但可靠性高，
寿命长 散热风扇的规格主要有80mmx80mnl、 90mmx90mm、120mmxl20mm等几种，供电电 压也有12V、18V、24V之分
灶面板 加热线圈
散热器与大功率 输出管
散热风扇 高频扼流圈

1.灶面板
灶面板的作用是支撑烹饪锅。它一般采用4mm厚的结晶陶瓷玻 璃（又称微晶玻璃）制成，这种材料具有良好的绝缘性能，较好的机 械硬度，良好的耐热性、抗热冲击、抗机械冲击性能。
2.加热线圈


加热线圈为平板状、碟形，直径约180mm左右，被固定在塑料 架上，其中心安装有感温器支架，用以安装热敏电阻。它由16～20 股φ0.5mm的多股漆包线绕制而成，要求有较小的直流电阻和较大 的自感系数。为避免加热线圈对电磁灶电路的电磁干扰，并防止灶体 自身发热，在加热线圈的底部固定多根60mm×l5mm×5mm按磁 感应线方向排列的铁氧体扁磁棒，与锅底一起构成磁路，用以汇聚磁 力线，防止磁力线外泄。目前市场上常用的线盘电感量有137μH、 140μH、157μH、210μH等几种。

称为绝缘栅型双极晶体管，其英文表示为
iusulated Gate Bipolar Transistor

IGBT管俗称门控管，它既有场效应管驱动电流小
的优点，又有双极型晶体管饱和压降小、电流密
度大的优点，因此可以简单地把IGBT管理解为一
只场效应管与双极型晶体管的复合器件。

常见符号如图

带有阻尼二极管的N型1GBT的电路符号是在上述符号 的c、e极间添画一只二极管符号即可,电磁炉线盘和电 容产生振荡到截止的时候会有一个很高的脉冲，这个二 极管就是用来阻止这个电压损坏功率管的

74HC164的引脚A、B为串行码输入端；CLR为清零 输入端；CLK为时钟脉冲输入端。该IC随着时钟脉冲 上升沿的到来，A、B相与后的状态依次由QA移向QH。

在电磁炉的市电输入线ACL、ACN之间接 有电容C1（X电容），该电容既能防止电 磁炉产生的高频干扰脉冲窜入市入电网， 干扰其他电器，又防止市电网中的干扰脉 冲窜入电磁炉电路，影响其工作。该电容 的容量通常为2uF。
是设计电磁炉电路及选择元器件的重要依据之一。

由于高频交变电流频率(f)由加热线圈的电感量(L)
与高频谐振电容容量(c)决定，即(2πf)^2＝1／LC，
因此高频谐振电容容量选择非常重要。

常见电磁炉加热线圈的电感量在0.13uH~0.16uH之间； 高频谐振电容容量为0.2uF、0.3uF或0.4uF。


发热线圈盘中心的感温器架上安装有热敏电阻，该热敏 电阻表面呈红色，其外形酷似二极管1N4148。 电磁炉的保温功能及防于烧保护功能的实现均靠此热敏 电阻来感知。热敏电阻紧靠陶瓷板并在两者之间涂有导 热硅脂，其目的是提高其感知灵敏度。


热敏电阻多采用负温度系数电阻，即温度 升高，阻值减小。。 热敏电阻的优劣直接影响整机的温控灵敏 度。


LM393双电压比较器 LM393是一种低功率、低偏置、高精度双电压 比较器，其偏置电压可低至2mV，其工作电压范 围较宽，为2V~36V。


LM324四运算放大器 LM324内含四个运算放大器及运算补偿电路，差分 输入，工作电压范围为3V~32V。


74HC164 8位移位寄存器 现有电磁炉的面板显示项目较多、内容较丰富，与 之对应的控制端口也较多，然而单片机的端口非常有 限。为了达到对显示电路的控制，电磁炉多采用 74HC164(移位寄存器)来扩展控制端口。

LM339四电压比较器 LM339内含四个相同的电压
比较器，在电磁炉电路中主 要用作检测信号的比较判断。
“＋”表示运算放大器的同相输入端；“－”表示运算
放大器的反相输入端。 该IC特点是，只要两相输入电压相差10mV，输出状态 即可翻转。当其反相输入电压比同相输入电压高时，输 出为低电平；当其反相输入电压比同向输入低时， LM339输出端内部处于开路状态，要输出高电平，必 须加上拉电阻，高电平的幅值大小取决于该上拉电阻的 接法及其对地分压电阻的大小。


图1-36电磁炉常用的IGBT管、电流互感器、整流桥堆

陶瓷板是微晶陶瓷板的简称。陶瓷板的主要作
用是承载加热锅。

陶瓷板的性能远高于普通陶瓷，它既有较好的 机械强度，能完全承受锅体及食物的重量，又 具有一定的抗热冲击强度，还能经受温度的剧 烈变化。

加热线圈是电磁炉中的一个重要元件，其外形较特殊 加热线圈又称发热线圈，它并不是发热源，而是高频谐 振回路中的一个电感，所以又称为高频谐振线圈
清洁卫生、温度控制准确、使用方便等诸多优点。

电磁灶按感应电流频率的高低可分为工频(频率50Hz)和高频(频 率20kHz)两大类。目前高频电磁灶在电磁灶中占主导地位。

电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的

高频电磁灶一般为厚度小于80mm的薄形台式结构。图1-29是其
内部结构示意图。主要由灶面板、加热线圈、印制电路板、大功率输出 管及散热器、排气扇等组成。

电磁炉煮食的热效率要比所有炊具的效率均高出 近 1倍

具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有
害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、 安全性好和外观美观等优点

在电磁炉较普及的一些国家里人们誉之为“烹饪 之神”和“绿色炉具”

电磁灶是一种利用电磁感应原理进行电能—热能转换的电热炊 具。与电炉、煤气灶等相比，它具有安全可靠、无明火、热效率高、

电磁炉正常工作时，加热线圈与并联的电容谐振 产生15kHz~30kHz高频交变电流 高频谐振电容器工作在高频大电流状态 高频谐振电容器．选用MKPH型电容器，该类电 容器具有高频特性好、过流能力强、频率特性优、 自愈能力强等优点，在－25℃～＋105℃的环境 中均能正常工作。

在电磁炉中，加热线圈与高频谐振电容的谐振频率