家用电磁灶电源设计【文献综述】

文献综述

电子信息工程

家用电磁灶电源设计

前言

电子技术的告诉发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备离不开可靠的电源，对电源的要求更加灵活多样。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。

随着科技的不断发展，技术越来越先进，但是对环境所造成的污染亦越来越严重。而且对资源的浪费现象也日益突出。所以节能，无污染成为现代人追求的一个永恒目标。特别在家用电器的方面，节能，无污染已经成为电器产品市场竞争力的一个关键性因数[4]。

主题

改革开放三十多年以来，随着我国经济的高速发展，高能耗的经济增长体系所带来的能源短缺的危机已成为人们迫切关注的问题。而由此问题引发的能源危机也被当前理论界与实业界所共同关注。对能源危机造成的紧迫感使许多企业致力于高效节能厨具的研究。随着各方面技术飞速的发展，各种各样的新型能源也相继被人们发现，为电磁灶的开发带来了契机。在1972年，美国西屋公司首次研发成功出电磁灶，随着相关技术不断的成熟，电磁灶正在引领厨房的绿色革命。由于电磁灶所表现出的各种优点，成功地引起了全世界的极大关注和兴趣，将它

当作取代传统明火厨具的理想产品。电磁灶巨大的潜力也引起了很多世界著名企业的注意，随后他们都投入了相当多的人力、物力来进行深一步的研究与开发。

据相关统计，使用电磁灶平均每月将会比使用燃气灶节约近35%的费用，电磁灶在节能环保方面的优势表现得淋漓至尽。具体表现如下：

第一，电磁灶作为“第四代”厨房用具，主要是利用了电磁感应加热使锅具直接快速发热的原理，热效率非常高，电磁灶的热效率比普通燃气灶整整高了35%，达到了85%以上，能节约一大比钱。

第二，电磁灶是内部能源，没有明火所带来的热量和因煤气燃烧带来的废气，不仅可以给人们营造出一个良好的烹饪环境而且可以因此减少普通燃气灶所隐藏的安全事故。

第三，全部的电磁灶采用的是变频加热技术，这就表示电磁灶在节能方面拥有极高优势，人们根据系统设定的程序，根据自己的需要调整加热功率，从而有效达到节约能源的目的。

第四，电磁灶对一些技术要求很高，和燃气灶对比，比如钢铁等一些原材料的消耗比较少，而且电磁灶体积小巧，更能减少其制造过程中运输过程的能耗，性价比高。

基于电磁灶的以上优点，这种家用电器在家庭中的使用越来越普及。而其主体的开关电源设计技术也越来越先进。它不仅极大地保护了环境，节省了资源，而且老少皆宜。其安全性能是一般的家用电器无法比拟的。它将会带人们摆脱以往的加热方式，一定程度上的去除了安全隐患。它是现在加热工具中的又一个革命。

自上世纪60年代开关电源一问世，并逐步取代了线性稳压电源和SCR相控电源。40多年来，开关电源技术有了飞速发展和变化，经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术、开关电源系统的集成技术的三个发展阶段。电源的高频化是国际电力电子界研究的热点之一。随着电源技术的发展，高频开关电源控制从最初的模拟电路逐渐发展到微处理器、DSP等高集成度的控制软件，这些器件体积小、精密度高。而电源的小型化、减轻重量对便携式电子设备（如移动电话，数字相机等）又尤为重要。

新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MUSFET和IGBT可使中小型开关电源工作频率达到400KHZ，软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率；控制及输的发展及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高。电源的高频化是电源技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使开关电源装置空前的小型化，并使电源设计进入更广泛的领域，特别是在高新领域的应用，推动道了高新技术产品的小型化、轻便化，另外开关电源的发展与应用在节约资源与保护环境方面都具有深远的意义。

实际上，在电源集成技术的发展进程中，已经经历了电力半导体器件模块化，功率与控制电路的集成化，集成无源元件（包括磁集成技术）等发展阶段。近年来的发展方向是将小功率电源系统集成在一个芯片上，可以使电源产品更为紧凑，体积更小，也减小了引线长度，从而减小了寄生参数。在此基础上，可以实现一体化，所有元器件连通控制保护集成在一个模块中。

到上世纪90年代开始，随着大规模分布电源系统的发展，一体化的设计观念被推广到更大容量、更高电压的电源系统集成，提高了集成度，出现了集成电力电子模块（IPEM）。IPEM将功率器件与电路、控制以及检测、执行等元件集成封装，得到标准的，可制造的模块，既可用于标准设计，也可用于专用、特殊设计。优点是可快速高效为用户提供产品，显著降低成本，提高可靠性。

对于家用电磁灶领域，我国的民族产业在国内一直占有举足轻重的地位，在其应用的起步阶段，很多生产厂家都是小作坊的生产模式，经过20余年的不懈努力，逐步向大规模生产转化，产品也从单一品种走向系列化。现在，我国已形成一批上亿元甚至上十亿以上产值的企业，有些产品已经进入国际市场。

我国信息产业、国防工业、家电行业、特别是电信业的迅猛发展，都是电磁灶市场发展的强大推动力，国家统计局最新资料显示，当前我国电子信息产业的产区、产出，销售总规模以及对国家经济增长的贡献居全国个工业行业之首，成为我国工业第一支柱产业。

家用电磁灶的电源主体开关电源也因巨大的市场需求孕育了大批电源生产企业。目前成规模的企业有十几家，分为三种类型：第一类是自主研制开发，已生产出具有先进水平的系列电源产品，不仅可以满足各种电子设备的需求，畏怯

在航空、铁路、电力、国防及家电等领域中得到了广泛的应用；第二类是中外合资企业，采用国外较为先进的技术，在国内用户中有较高的信誉度；第三类是进口部件在国内组装，然后直接销售到国外市场。这些产品质量好但成本搞。对国内市场适应能力差[3]。

随着大量的国外产品和公司进入国内，今后的市场竞争将是技术的竞争、质量的竞争和服务的竞争，品种效应越来越突出。市场的竞争和发展必将促使产业内部分化和重组，实现大企业的产品互动和整营销，而适应不了市场竞争的企业将被淘汰出局。

从技术上看，最近几年，随着我国电磁炉行业的发展和竞争的加剧，，各大企业在技术方面掀起了一股又一股的创新浪潮。有的企业不断解决行业发展中的问题和瓶颈；有的企业致力于能够持续研发并掌握行业内最先进的技术；有的企业希望一直能在这个行业起到规范、方向性指引，并为行业带来利益。我们从电磁炉的技术革新过程中也可以窥见中国市场的创造历程[6]。

1、国内企业制造的第一台微电脑型电磁炉，为中国电磁炉行业的发展提供“立业基础”开辟性的创新是最为意义深远的。1998年以前，我国的电磁炉市场完全被国外泊来产品所垄断，单一的产品线，问题多多的产品质量以及难以恭维的售后服务严重影响了电磁炉这一先进烹饪工具在中国的大力普及。时势造英雄，1998年，国内第一台具有完全独立自主知识产权的微电脑型电磁炉诞生，率先突破“垄断”，开启了电磁炉“中国制造”的时代。

2、“PWM脉宽调制”技术问世，并被全行业复制应用，成为电磁炉芯片技术规范在中国电磁炉发展史上，第一代微电脑型电磁炉刚诞生的时候，由于微电脑芯片技术的不成熟，成本过高、适用电压受限曾经是束缚电磁炉大力普及的重要障碍。企业成本高，必然导致终端零售价过高，消费者购买困难。此外，因为适用电压范围窄，电磁炉在电压不稳或过低的地方使用率大大降低，甚至不能使用。令人庆幸的是，1999年，脉宽调制技术(PWM)的问世有效解决了这两大难题。从而使电磁炉的广泛普及成为了可能。此后该技术在行业内被迅速“复制”，并应用至今，一直备受行业推崇。

3、黑晶面板应用，美观、大方、导磁性好，在行业内掀起“黑色风暴”2004年以前，电磁炉面板大部分是白色或淡色系的，这些面板使用一段时间以后很容