电磁炉硬件原理及设计培训

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电磁加热实现电路原理
核心电路工作过程：
3. [t2，t3]电感放电阶段 线盘上电流：
需自我学习的关键知识点：基尔基尔霍夫定理， 换路定则，二阶动态电路，微分方程，欠阻尼 振荡，串联谐振
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电磁加热实现电路关键元件IGBT
什么是IGBT? IGBT?
为什么要用
IGBT有什么特点？ 电
磁炉 如何选取合适IGBT？
工作过程怎么监控？
1.电磁炉无锅不可加热，在加热过程中要通过电流检测检查锅具是否 移开； 2.加热过程中需检测电压变化及变化速度，调整功率； 3.要检测浪涌变化，及时保护机器。
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电磁炉主控电路控制理论
电磁炉功率如何控制？
简单说：调整功率开关开通时间来调整功率，重点在于需同步闭环控制功率， 目前有两种控制方式可用：PWM和PPG。
电磁炉 如何选取合适IGBT，要注意什么？
耐压，电流，导通压降，开关损耗，工作频率，开通压降； 要注意合适的驱动电路设计，特别是基极限流电阻和放电电阻； 要注意散热系统设计，散热片的选取等。
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电磁炉主控电路需包括的电路模块
可用软件取代
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电磁炉主控电路设计原理讲解---以21TD4为例
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电磁炉主控电路设计原理讲解---以21TD4为例
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电磁加热电路关键元件IGBT
为什么要用IGBT? 在软开关应用中，双极型功率晶体管能承受大功率，但交换速度不够快， 功率MOSFET管交换速度快，但承受功率较小，如是能反应快大功率工作的 IGBT应运而生。
什么是IGBT?
IGBT全称绝缘栅双极晶体管。
IGBT有什么特点？
高电压，大电流， 高频率，低损耗
移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会 所产生一个在导体内循环的电流，称涡流或傅科电流，这些涡流使锅具 发热，消耗电能。
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电磁加热实现电路原理
电磁炉（Inductioncooker）是利用电磁感应加热原理，对锅体进行涡流加热。核心电 路如下图1，通过功率开关的控制，使线盘L和电容Cr发生谐振，从而产生交变磁场，当 锅具放入交变磁场时，根据电磁感应定律会产生涡流热。 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
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电磁炉主控电路设计原理讲解---以21TD4为例
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电磁炉主控电路设计原理讲解---以21TD4为例
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电磁炉主控电路设计原理讲解---以21TD4为例
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电磁炉主控电路控制理论
有了硬件电路，如何让电磁 炉工作起来？工作后又如何监 控工作状态？电磁炉功率又是
如何调整的？ PWM和PPG控制 原理是什么？
du 代入电容的VAR ic C c dt
2. [t1，t2]谐振阶段
d 2 uC R d uC 1 ，得微分方程： dt2 L dt LC uC 0
当电路设计使处于欠阻尼振荡工作状态时，解二阶动态方程如下：
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电磁加热实现电路原理
核心电路工作过程波形： 电容 压降
线盘 电流
功率开 关压降
PWM和PPG工作原理
PWM（ Pulse Width Modulation ）（脉冲宽度调制）： 实现方法：通过特定计数器值与占空比设定值比较，在控制器端口输出相应电 平，如：8位PWM，设定值为64，则当计数器值低于64时，控制器端口输出高电 平，计数器值高于64时，控制器端口输出低电平，从而实现1/4占空比脉冲输 出，改变设定值即可改变脉冲占空比。下图为一个6位PWM波形。 采用PWM控制电磁炉编写软件时注意3点： 1.PWM频率需与积分电路对应； 2.需考虑PWM积分时间； 3.增减PWM的单次幅度；
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电磁炉主控电路控制理论
电磁炉上电第一件事（软件）? 关机，关闭PWM或PPG,或其它控制口。
电磁炉怎么点火?
1.点火前工作：是否有报警？是否在浪涌保护时间内？ 2. 检锅： 送检锅PWM值，延时，打开关机口，关相关中断，送检锅脉冲（6-8US）， 或送检锅PPG脉冲；监测检锅脉冲数，判断是否有锅， 3.有锅则判断启动电流是否达到；逐步加大PWM或PPG，达到需求功率。
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电磁炉主控电路控制理论
PPG（Programmable pule generator）原理
基本组成：
一个控制模块，一个计数器，2个比较器 电磁炉中工作原理：
举例如右图示,比较器1接电磁炉同步反馈，
当同步信号到，启动PPG输出高或低电平（可 根据需要设置），同时启动PPG计数器，当 PPG计数器溢出，则停止PPG输出。我们只需 设置不同的PPG初始值，即Fra Baidu bibliotek实现PPG输出不 同脉冲宽度，实现需要的功率控制，同时，我 们可以在比较器1接浪涌保护，直接关闭PPG。
法拉第电磁感应定律：任何封闭电路中感应电动势的大小，等于穿过这一 电路磁通量的变化率。
楞次定律：闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止 引起感应电流的磁通量的变化。
焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电 阻成正比，跟通电的时间成正比。
Q=I2Rt
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电磁炉加热的物理理论基础
电磁炉设计原理
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目录
一、电磁炉加热的物理理论基础
二、电磁加热实现电路原理
三、电磁加热电路关键元件IGBT
四、电磁炉主控电路需包括的电路模块 五、电磁炉主控电路设计原理讲解 六、电磁炉主控电路控制理论（软件）
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电磁炉加热的物理理论基础
电磁炉加热的几个重要定律
毕奥—萨伐尔定律：载流导线上的电流元 IdL 在真空中某点P的磁感度dB的大 小与电流元IdL 的大小成正比，与电流元 IdL 和从电流元到P点的位矢r之间的夹 角θ的正弦成正比，与位矢r的大小的平方成反比。
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电磁炉主控电路元器件标识编号
2.3 元器件标识编号 原理图设计过程中，对各种元件编号格式为：AX 其中：A表示元器件类型，用字母表示，具体见下表： X表示序号，用数字表示，具体规定如下： •为保证电磁炉主控板原理图的统一、整洁和售后维修的方便性，对于不同电路部分中的被动元器件(指电阻 、电容、二极管、三极管、三端稳压器件等)应分别标注： 电流采样部分：其被动元器件编号用“1”开头的三位数字表示，如：R100、C101、D102等。 电压采样及浪涌保护部分：其被动元器件编号用“2”开头的三位数字表示，如：R202、C206、D204、Q201等 。 IGBT驱动部分：其被动元器件编号用“3”开头的三位数字表示，如：R301、C301、D300、Q301等。 IGBT同步控制及反压保护部分：其被动元器件编号用“4”开头的三位数字表示，如：R406、C401、D400等。 开关电源、风扇驱动、传感器部分：其被动元器件用“5”开头的三位数字表示，如：R503、C514、D504、 Q501等。 •其他器件根据需要一般用一位数字表示，如：X电容为C1、整流桥堆为DB1、整流桥堆后电感为L1、直流滤波 电容C3、谐振电容C4。 元器件类型 电阻 电容 常规二极管 稳压二极管 发光二极管 三极管 压敏电阻 热敏电阻 A R C D ZD LED Q CNR RT 元器件类型 保险管 电感 变压器 整流桥堆 IGBT 继电器 电流互感器 电位器 A FUSE L T DB IGBT RL CT VR 元器件类型 集成电路 (包含电路模块) 振荡器 蜂鸣器 接插件 按键 数码管 LCD VFD A IC XL BUZ CN KEY DISP LCD VFD
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。
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电磁加热实现电路原理
核心电路工作过程：
1. [t0，t1]主开关导通阶段 根据基尔霍夫KVL定律有：
R iL L
d iL uC 0 dt