最全最牛电磁炉工作原理与分析

2、保护功能
具有锅具超温保护、锅具干烧保、炉面传感器开短路保护、炉面失效保护，IGBT
测温传感器开短路保护，IGBT 温度限制控制和超温保护、高低压保护、
2
小时无按键保护、浪涌电压/电流保护、高低温环境工作模式，VCE 过压保护、
过零检测、大小物检测，锅具材质检测。
注明: a）无锅报警，无锅或锅具材质不对，小物件：停止加热。若在 1 分钟内
检测到有锅，则自动退出报警状态，并恢复原来工作状态。
b）高/低压保护，当市电电网电压波动超出工作范围时，应能停止功率输出并
报警，例如超出 100~280V 时出“低‘E1’”或“高‘E2’”；
c）炉面传感器开路时，开机 1 分钟后检测，停止功率输出及报警，显示“E3”；
d）炉面传感器短路时，停止功率输出及报警，显示“E4”；
2）电磁炉主电路的工作过程 电磁炉主电路的工作过程可以分成 3 个阶段，各阶段的等效电路如图 3 所示。
分析一个工作周期的情况，定义主开关开通的时刻为 t0。时序波形如图 4 所示。
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图 1
图2
如图 2。电磁感应加热的基本过程，至少需要整流单元、功率开关管、功率开关管驱动控制 单元、加热线圈单元及锅具等部件。电磁炉是运用高频电磁感应原理加热。它将市电整流滤 波后得到的脉动直流转换为高频电流，通过加热线圈建立高频磁场，磁力线经线圈与金属器 皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底，利用小电阻大电流的短路热效应产生热量，在锅 底形成涡流而发热，起到加热器皿中的食物的作用。
目录
第一章 电磁炉的基本工作原理的介绍……………………..3 第二章 电磁炉组装结构图…………………………………..5 第三章 电磁炉的基本加热功能及保护功能介绍…………..7 第四章 电磁炉的原理图各功能部分的分析 ……………….9 第五章 电磁炉常见异常故障分析之“葵花宝典”………….32 第六章 电磁炉元器件的认别及其测量方式……………….43 第七章 电磁炉上元器件的规格与作用简介……………….48
报警条件
电网电压低于 100±5V 电网电压高于 285±5V 延迟 1 分钟才检测传感器是否开路
马上停止加热 延ຫໍສະໝຸດ Baidu 1 分钟才检测传感器是否开路
马上停止加热 根据每档档位判断传感器值变化
3、电路控制上，除有上述功能的电路外，还应有如下动作电路：
a） 交流转直流，通过整流桥堆进行转换； b） 电源转换，将强电转换成弱电，提供 18V，5V。 c） 过零电路（同步电路），当 IGBT 的反压降到最低时才打开 IGBT； d） IGBT 驱动电路 e） 谐振电路， f） 功率控制电路，将 PWM 进行积分处理，进行不同档下的功率控制； g） 检锅电路； h） 反压保护电路，将 IGBT 工作反压控制在合理范围内； I） 高压保护电路 J） 功率校准电路，通过可调电阻进行 K） 蜂鸣器驱动电路，风扇驱动电路，热敏电阻取样电路 L） 主芯片电路 m） 显示及按键控制电路
操作。 5、炉面传感器组件：位于壳内，嵌在发热盘的中间，用橡胶头或其
它方式顶住陶瓷板，用于控制炉面锅具的温度。 6、加热线盘：位于壳内，主工作器件，发射磁力线，自身也会发热。 7、主 控 板：又叫电源板、主板，位于壳内，作为电转换的控制的
主工作部分。 8、电源线及线卡：连接市电与电磁炉，提供电源通道。 9、电 风 扇：位于壳内，通过吸风将炉内热量带出壳外，起降温作
可见，iL 按照指数规律单调增加。流过 R*形成了功率输出，流过 L*而储存 了能量。到达 t1 时刻，IGBT 关断，iL 达到最大值 Im。这时，仍有 uc=－Udc， uce=0。iL 换向开始流入 Cr，但 Cr 两端的电压不能突变，因此，IGBT 为零电压 关断。
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电磁炉整机零件一般包括如下： 1、陶瓷板： 又叫微晶玻璃板，位于电磁炉顶部，用于锅具的垫放，
具有足够机械强度，耐酸碱腐蚀，耐高低温冲击。 2、上 盖： 用耐温塑料制成，作为电器的外保护壳。 3、面 膜： 用塑料薄膜制成，用于功能显示及按键操作指示。 4、灯 板： 又叫显示控制板，位于壳内，进行功能显示及功能按键
电磁炉由于具有热效率高、使用方便、无烟熏、无煤气污染、安全卫生等优点，非常适合现 代家庭使用
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第一章 电磁炉的基本工作原理的介绍
电磁炉的加热原理 电磁炉又称电磁灶，分为工频（低频）和高频两种。其
电磁炉的主电路如图 1 所示，市电经桥式整流器变换为直流电，再经电压谐 振变换器变换成频率为 20～35kHz 的交流电。电压谐振变换器是低开关损耗的 零电压型（ZVS）变换器，功率开关管的开关动作由单片机控制，并通过驱动电 路完成。
电磁炉的加热线圈盘与负载锅具可以看作是一个空心变压器，次级负载具有 等效的电感和电阻，将次级的负载电阻和电感折合到初级，可以得到图 2 所示的 等效电路。其中 R*是次级电阻反射到初级的等效负载电阻；L*是次级电感反射 到初级并与初级电感 L 相叠加后的等效电感。
e）IGBT 传感器开路时，开机 1 分钟后检测，停止功率输出及报警，显示“E5”；
f）IGBT 传感器短路时，停止功率输出及报警，显示“E6”；
g）主传感器失效，停止功率输出及报警，显示“E7”；
h）干扰保护,当电网上产生瞬间高压或浪涌电流时，电路停止功率输出，暂停
工作 2S，当干扰去除后能回复功能输出。
2.1 [t0，t1]主开关导通阶段 按主开关零电压开通的特点，t0 时刻，主开关上的电压 uce=0，则 Cr 上的
电压 uc=uce－Udc=－Udc。如图 3（a）所示，主开关开通后，电源电压 Udc 加 在 R*及 L*支路和 Cr 两端。由于 Cr 上的电压已经是－Udc，故 Cr 中的电流为 0。 电流仅从 R*及 L*支路流过。流过 IGBT 的电流 is 与流过 L*的电流 iL 相等。由 图 3（a）得式（1）。
i）过温保护/干烧保护,由于电磁炉为加热电器，内部很多器件在工作时会发
出热量，当温度过高时因能报警并停止功率输出，电源指示灯
闪烁，待温度下降后恢复加热
j）IGBT 温度过热,当高电压低功率自动提高功率以减小 IGBT 温升，如果出现
异常温升，则温度达到 95℃～110℃则停止加热保护,待温度低
于 65℃左右恢复加热。
由图 3(b)、图 3(c)的等效电路可得到式（3）方程组。 L*(di/dt)＋iLR*＋uc=0 Cr(duc/dt)=iL （3）
由初始条件 iL(t1)=Im，uc(t1)=－Udc， 解微分方程组式（3）并代入初始条件，可得下列结果：
IGBT 上的电压 式中：δ=R*/2L*为衰减系数；
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中，工频电磁炉工作简单可靠，但躁声大，热效率低，这 里所说的电磁炉指高频电磁炉。 电磁炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能的工作原 理。由整流电路将 50/60Hz 的交流电压转换成直流电压 （AC-DC-AC、交流-直流-交流），再经过控制电路将直流电 压转换成频率为 20~35KHz 的高频电压，高速变化的电流流 过线圈产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器 皿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，达到用户使用的结果。 如图 1
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用。 10、下 盖： 用耐温塑料制成，作为电器的下保护壳，及支撑内部
器件及锅具作用。
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第三章
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电磁炉的基本控制功能及保护功能介绍
电磁炉分显示部分和主板控制部分
1、一般功能说明
1)、显示介面有 LED 发光二极管显示模式、数码管、LCD 液晶、VFD 荧光屏显示 模式几种。 2)、操作方式有轻触按键、薄膜按键、触摸按键、编码器、电位器等模式。 3)、操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时开机、预约开/关机、电量 电压查询、自动功能和半自动功能（蒸煮、煮粥、煲汤、煮饭）、手动功能（煎、 炸、抄、烤、火锅）等料理功能。 4)、使用电压范围分两个不同电压段，220VAC～240VAC 机种在 100VAC～280VAC 或 100VAC～120VAC 机种在 85VAC~144VAC 之间可连续工作，适用于 50/60Hz 的电 压频率。使用环境温度在－20℃～45℃。 注明： a）、功率输出：输出范围 120W~2200W 之间 b）、温度控制: 即定温控制。 c）、定时控制: 可进行时间设置关机或开机。 d）、大小物检测:小于一定面积的金属将不被加热。Φ60~Φ100、Φ80~Φ120
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2.2 [t1，t2]谐振阶段
IGBT 关断之后，L*和 Cr 相互交换能量而发生谐振，同时在 R*上消耗能量， 形成功率输出。等效电路如图 3（b）及图 3（c）所示，我们也将其分为两个阶 段来讨论。波形如图 4 中的 iL 和 uc。
一般来讲,器皿一般是用钢质、铁质材料来加热，铝、铜由 于表面电阻率太小，而不易被加热，陶瓷、木等又由于表面电阻 率太大，使产生电流太小，所以也不易被加热。
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第二章
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电磁炉组装结构图
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第四章
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电磁炉的原理图各功能部分的分析
电磁炉主板原理方框图
主板分成 10 大部分：
1、主回路的主谐振电路分析 2、IGBT 驱动电路分析：(推挽式电路，高电平驱动有效) 3、电流取样电路 4、干扰保护电路 5、电压 AD 取样电路 6、同步电路和压控/自激电路 7、反压保护与 PWM 控制电路 8、炉面传感器与 IGBT 热敏电阻取样电路 9、风扇控制电路 10、开关电源电路
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电磁炉工作原理与故障分析讲座
版本 2
2008.10.08
编者：翁明光
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以艾美特电磁炉为例 故障代码 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7
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故障原因 低压保护 高压保护 炉面传感器开路 炉面传感器短路 IGBT 传感器开路 IGBT 传感器短路 炉面传感器失效
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一、主回路的主谐振电路分析
由电力电子电路组成的电磁炉（Inductioncooker）是一种利用电磁感应加热原理， 对锅体进行涡流加热的新型灶具。主电路是一个 AC/DC/AC 变换器，由桥式整 流器和电压谐振变换器构成，当电磁炉负载（锅具）的大小和材质发生变化时， 负载的等效电感会发生变化，将造成电磁炉主电路谐振频率变化，导致电磁炉的 输出功率不稳定，就会使功率管 IGBT 过压损坏。在此先分析电磁炉主谐振电路 拓扑结构和工作过程是怎样的。 1）电磁炉主电路拓扑结构