机械控制式电磁灶

第四章　机械控制式电磁灶

典型电路如图3-7、图3-8所示。主要由主回路（功率输出电路）、振荡电路、驱动电路、脉宽（功率）调制电路、脉宽设置电路、锅质检测电路、炉面检测电路、温度控制电路、保护电路和音响报警电路等。在图3-8中：右下角的门控管、炉盘线圈L2及并联电容C3组成主回路，门控管基极所接Q1~Q3、比较器ICIA（SF339）组成驱动电路。比较器IC1D及外围器件组成振荡电路，其他器件负责各种信息检测及保护电路。

一、振荡电路振荡电路

由电压比较器IC1D和D10、C28等组成。接通电源，电源电路产生的12V电压经R26、R42分压，为IC1D的⑨脚提供基准电压，⑧脚因外接电容C28上电瞬间为0V低电平（电容两端电压不能跳变）。IC1D因⑨脚“+”输入电压高于8⑧脚“-”输入而截止其⑭脚输出高电压，D10截止，12V通过R44、R43向C28充电，使C28两端电压即ICI1D⑧脚电压逐渐升高。当⑧电压高于⑨脚电压时，内部比较器翻转即导通其⑭脚呈现低电平，此时C28通过R43、D10、IC1D⑭脚放电。C28放电结束。12V又经R44、R43向C28充电，以后重复上述过程。C28反复充、放电而在其两端形成20kHz~40kHz锯齿状脉冲，并加到脉宽调制电路IC1A⑥脚。

图3-7　电磁灶电路

图3-8　电磁灶电路

二、脉宽调制电路

脉宽调制电路即功率调制电路，由ICIA（SF339）电压比较器负责。ICIA将⑦脚（+）脉宽调制电压（0V~5V），与⑥脚（-）引入的锯齿状脉冲进行电压比较，以确定内部比较器导通/截止时间，从而确定①脚输出脉冲宽度。当⑦脚电压引入的脉宽调制电压较高时，⑦脚（+）输入电压高于⑥脚（-）输入电压的时间长，内部比较器截止时间长，①脚输出的脉冲宽（高电平时间长），后级驱动电路对门控管G极提供的脉冲宽，在一个周期里，门控管的导通时间相对长，截止时间相对短，炉盘线圈流过的电流大即电磁灶输出功率大；反之相反。

3.驱动电路

驱动电路由Q1～Q5等组成。脉宽调制ICIA①脚输出的脉冲信号，经R28、C7整形加到Q3基极。当输入信号为高电平时，Q3、Q4导通，K点呈现高电平；同时Q2基极电压上升，Q2导通其集电极呈现低电平，令Q5、Ql截止。当输入信号为低电位时，Q3、Q4、Q2截止，Q2截止其集电极呈现高电位，使Ql、Q5导通，K点为低电平。这样在K点形成脉冲，通过插头送门控管G极。输出驱动电路中口、C27、以是加速电容，D19是保护二极管。Ql、Q5组成复合管，使放大倍数增加，并使截止速度加快。

4.主回路

主回路又称功率输出电路，由门控管、炉盘线圈L2及并联谐振电容C3等组成。门控管对G极输入的脉冲进行关开式放大后，由C极输出，推动炉盘线圈变为高频交流磁场，使金属炉锅具底部产生无数涡流来发热，进行食物烹调。

炉盘加线圈流过的电流大小决定发热量，电流大小由炉盘加热线圈、谐振电容参数、G极引入脉冲的宽度等决定。

5.功率调整

由ICZ（A）比较器根据⑦脚的功率设置电压和⑥脚的炉盘电流，检测输入电压确定R112导通时间，从而确定①脚输出脉冲的宽度。调节R124和R112功率电位器时，⑦脚电压随之变化。当⑦脚设置较高时，在一个周期里，⑦脚（+）电压高于⑥脚（一）输入电压的时间相对长，内部比较器的截止时间长、导通时短，脚1输出电压的脉冲宽（高电平时间长，低电平时间短），经R53、C10积分变换而得的直流电压高，对脉宽调器ICI（A）的⑦脚电压高，令其输出①脚脉冲宽，通过驱动电路、门控管使炉盘线输出功率增大；反之相反。

6.锅质检测电路

锅质检测电路由ICI（B）比较器、Q10等组成。主要完成对负载状态―锅质的检测，即锅的大小、锅底厚度，以及其他非铁锅检查，并利用检测结果控制振荡电路输出脉冲的宽度，以控制电磁灶输出功率的大小。

在电磁灶工作时，炉盘线圈两端呈现的感应电压，能反映炉盘线圈即电磁灶的输出功率。炉盘线圈两端感应电压，经插头10-10和10-8、电阻R8和R6加到比较放大器IC2（B）的④脚、⑤脚，内部比较器通过比较④脚、⑤脚电压高低，判断出炉盘线圈感应电压的极性，轮流工作在截止/导通状态，使②脚输出一正极性方波。此方波经R35、C11、R48组成的微分电路，送Q10基极，被放大后从集电极输出一个正脉冲，通过R49、R41分压后，加到IC1（C）的⑩脚。当此尖脉冲电压超过⑪脚基准电压时，其内部比较器导通，⑬脚输出低电平，D10提前导通，通过R43提前放电，振荡频率上升，使电磁灶输出功率增大；反之，当IC1（C）⑩脚尖脉冲较低时，不影响振荡电路的工作，电磁灶功率输出小。总之，锅检电路是根据炉盘电流的大小调整振荡电路输出脉冲宽度及频率，使电磁灶的工作频率处于最佳状态，且高次谐波分量小，热效率高。

D11、D12是钳位二极管，防止IC1（B）输入端电压太高而使集成电路损坏。

7.炉面检测电路及保护

该电路包括锅检测和电流检测两部分，由IC2（B）、IC2（C）、D23、R113等组成。

（l）锅检测

当炉面未加负载时，桥式整流器D1因负载轻而输出（皿两端）电压高于300V，此电压经10-9插头、RS、R45、R72、RI13、D23，使IC2（B）的④脚“-”输入电压增高，使I段（B）④脚电压高于⑤脚“+”输入（由+12V经R55、R85分压而得）而导通，其②脚输出为低电平，将I皿（D）的⑨脚钳位于0V低电位。IC2（D）比较器因⑨脚（+）输入为0V而低于⑧脚“-”输入（由+12V经R86、m4稳压后，再经R88、R89分压而得）而导通，其⑭脚输出为低电平，通过D3、R69、R70对保护管Q11提供基极回路，Q11导通导通集电极输出高电压，令后级Q12、Q16等保护管导通。Q16导通驱动后级的声音报警电路发出报警声，以提示无锅放入；Q12导通集电极呈现低电平，通过D14，将脉宽调制电路ICIA的⑦脚呈低电平而使①脚停止输出脉冲，后级电路因无脉冲而停止工作，炉盘线圈不发热。调节R113可以调节炉面可加最小负载的直径，即此直径以上的锅具均能工作。

另外，因Q12导通集电极输出低电平，令Q13导通集电极输出高电压，使Q14基极为高电平而截止，加热指示灯LED1灭。

（2）电流检测及保护

桥式整流器输出电流（间接反映炉盘线圈电流）过大时，电流互感器TRZ次级感应得到的电压上升很多，此电压通过插头10-5、10-6传输，D18整流，C12滤波，使功率调整I段（A）⑥脚电压的上升。因⑥脚（-）输入电压高于⑦脚（+）输入电压，内部比较器导通其①脚输出为低电平，将驱动输出ICI（A）⑦脚钳位于低电位，令其①脚停止输出脉冲，后级驱动电路和IG-BT管停止工作，起到保护作用。

8.温度检测及保护

该电路由IC3（A）、IC3（B）、炉内热敏电阻TH1（安装在功率模块散热板上）、炉面热敏电阻TH2（安装在炉面微晶玻璃和炉盘线圈中间）、温控开关K2和发光管组成。可对机内温度和炉面温度进行控制。

（l）炉内温度检测及保护

TH1标称阻值为100kΩ，常温下为73 kΩ~100kΩ，使IC3（B）的⑥脚负向输入端的电压大于⑤脚正向电压，内部比较器导通，其⑦脚输出为低电平，D16、D22截止，保护电路不启动。

当炉内温度上升时，炉内检测热敏电阻TH1阻值下降，使IC3（B）⑥脚的电压下降，当下降到小于⑤脚的电压时，令⑦脚变为高电平，通过D16对Q12基极提供高电压，Q12导通集电极输出低电压，一方面通过D14将脉宽调制电路ICI的⑦脚钳位到低电位，停止输出脉冲，整机停止工作；另一方面令Q13导通集电极输出电压，Q14截止，切断工作指示灯LED1供电，令其熄灭；同时还通过R94对Q16报警电路提供导通，后级报警电路工作发出报警声。待机内温度下降到90℃左右时，整机又恢复工作。

（2）炉面温度检测及保护

与炉内温度控制原理基本相同。炉面温度控制开关由KZ设置，可设置为85℃、200℃、240℃三挡。当炉面温度超过规定温度，炉面检测热敏电阻TH2阻值变小，使16（A）的②脚电压下降，当②脚电压下降到低于3脚温度设置电压（由B+经R63、R64、R66/R123/R121分压而得）时，内部比较器截止其①脚输出高电压，通过D巧对Q1基极提供高电压。Q12及后级保护电路导通，进入保护状态。

9.其他保护电路

由IC2（D）、Q11~Q14、D13、D14、D21、D24D28等组成。包括加热延时保护、电源瞬间开路保护、过流保护、电网电压过欠压保护电路。

（l）加热延时保护

电磁灶正常工作时，IC2（D）⑧脚由R86、D24、R88、R89等稳压分压后提供约2.6V的电压，⑨脚（+）输入由＋12V通过R57、R68分压提供约4V电压，高于⑧脚（-）输入，内部比较器截止，其⑭脚输出高电平，D13截止，后级Q11~Q13等保护截止，对其他电路工作无影响。这时，指示灯控制管Q14基极由R109、R104分压呈现低电压而导通，导通电极输出高电压，使LEDI加热二极管导通发亮，表示当前处于正常工作状态。

开机时，由于保护管Q11、Q13基极接有电容C13、Cl9（电容两端电压不能突变）而为低电压，令Q11、Q13导通。Q11导通，其集电极输出高电压，一方面令报警电路导通驱动喇叭响一声进行上电提示；另一方面令Q12导通集电极输出低电压，经D14将脉宽调制电路ICl（A）⑦脚钳位于低电平，停止①脚输出脉冲，禁止炉盘线圈工作。Q13导通，其集电极输出高电压，令Q14截止集电极无电压输出，工作指示灯LED1不发光。

开机后，随着＋12V通过电阻R59和R70、Rll0和R92对电容C13、Cl9的充电，使Q11、Q13基极电压逐渐升高转换为截止状态，解除保护，整机正常工作，实现开机加热延时保护的目的。

（2）电源瞬间开路保护

正常时，桥式整电源整流输出+300V直流电压经插头10-7传输，通过电阻R7、R20分压，对Q6基极提供导通电压该管饱和导通，集电极输出低电压，令Q7截止，不影响其他电路的工作。当电源瞬间出现开路或电压下跌时，+300V直流电压为零或很低。受此影响插头10-7电压为零或很低，Q6截止集电极呈现高电压，令Q7饱和导通，其集电极输出低电压，将脉宽调制IC1（A）⑦脚钳位于低电压而停止输出脉冲，炉盘线圈停止工作。

（3）电流保护电路正常时，串联于门控管发射极的电流互感器TRI初级因流经的电流小，其次级输出感应电压较低，经插头10-3、10-4传输，经D3整流、C29滤波，对Q8提供的基极电压低，Q8截止，对保护电路的工作没有影响。当门控管电流过大时，TRI次级感应电压较高，使Q8基极电压为0.6V，Q8饱和导通，集电极输出低电压，将脉宽调制IC1（A）的⑦脚钳位于低电压，停止输出脉冲，整机停止工作，实现保护目的。

（4）过欠压保护

当电网电压低于180V时，变压器TR3次级绕组1、2和3、4输出电压下降，经D8、D9整流，C6和C8滤波输出的＋18V电压下降，经R57对ICZ（D）⑨脚提供的电压低于⑧脚电压，IC2（D）输出状态翻转⑭脚输出低电压，令Q11保护管导通，即启动保护电路工作，整机停止工作，并发出报警声。

10.音响报警电路

音响报警电路由IC3（C）、IC3（D）、Q15、Q16、Q17和Y1喇叭等组成。当电磁灶检测到某项目信息异常时，比较器IC2（D）的⑭脚为低电平或IC3（B）的⑦脚、IC3（A）①脚呈现高电压保护值，通过电阻、晶体管等使Q16基极为高电压值。Q16导通，其集电极为低电压，Q15截止，使IC3（C）⑨脚为高电压。这时IC3（C）因⑨脚（-）输入高⑩脚（+输入+12V经R102、R101分压而得）而导通，⑧脚输出为低电压，令Q17截止，其集电极输出高电压，使IC3（D）的⑬脚电压高于⑫脚基准电压，令⑭脚为低电压，为蜂鸣器提供电流回路，蜂鸣器开始鸣叫，进行报警工作。

11.散热电路

接通电源，按下电源开关，即接通电机M的220V供电电路，电机运转，带动扇叶转动开始散热。

12.直流电源

电路+300V整流滤波电路：由桥式整流器Dl对交流220V整流而得，作为炉盘线圈、门控管的工作电压。

低压直流电源：由变压器TR3将交流220V降压后由次级1、2和3、4输出，经5、6整流，C6和C5滤波输出的＋18V电压，作为Q4等驱动电路工作电压；同时还经Q9、D5稳压为+12V作为其他部分的工作电压。