电磁炉万能板介绍
电磁炉万能电路板工作原理
    由于电磁炉品牌众多，不少杂牌电磁炉的市场占有量也很大。这些电磁炉一旦损坏后，尤其是单片机损坏后很难修复，有些配件也不容易买到，整个电磁炉就基本报废了。目前在电子市场上出现了电磁炉通用电路板，也称万能电路板。这种电路板结构简单，体积小，大线圈盘和小线圈盘可以通过跳线转换使用，＋１８Ｖ和＋１２Ｖ风扇电机电压可选，价格也相对较低，很有市场。本节介绍一款标注为精彩科技的电磁炉万能电路板的工作原理。
    １．整机电路工作原理介绍
    该款电磁炉万能电路板电路原理图见本书附录Ｅ。
    当电磁炉接通电源后，产生＋１８Ｖ、＋１２Ｖ和＋５Ｖ直流电压，单片机电路复位，各单元电路进入待机状态。
    按下开机键后，单片机的２０脚关机端口输出低电平，使电压比较器Ｕ３Ｃ进入工作状态；１９脚开机端口翻转为低电平，使ＩＧＢＴ进入初次导通状态，然后经同步电路和锯齿波电路的作用，使加热线圈盘与高频谐振电容Ｃ３形成高频振荡（详见下文开机电路工作原理分析）。    电磁炉调节在不同功率挡位时，经电流互感器反馈回单片机２４脚的电压值不同，单片机自动输出与所调节功率相应的脉宽调制电压信号ＰＷＭ的占空比。另外，各辅助单元电路也进入工作状态。
    当再次按下开机（开、关共用一按键）键后，单片机的２０脚输出高电平，同时２８脚停止输出脉宽调制电压信号ＰＷＭ，将电压比较器Ｕ３Ｃ的⑩脚（反相输入端）的电平强制提高，Ｕ３Ｃ１１脚（同相输入端）的电平拉低，从而使ＩＧＢＴ截止，电磁炉停止工作。
    ２．单元电路工作原理分析
    （１）低压直流电源电路工作原理
    该款电路板的低压直流电源电路以开关集成电路ＶＩＰｅｒ１２Ａ（见第２章相关内容）为核心，外围配以很少的分立元器件，电路很简洁，工作电压范围宽，在很多品牌的电磁炉中均有应用。电路如图４－５－１所示。
  具体工作原理是：
  ２２０Ｖ交流电压经二极管Ｄ１、Ｄ２及整流桥堆ＢＲ１中的两只负极二极管整流后，获得的脉动电压经隔离二极管Ｄ３、电容Ｃ１２滤波后，加至开关变压器Ｔ１初级的一端，另一端接开关电源集成电路Ｕ１的⑤、⑥、⑦、⑧脚。在开关变压器Ｔ１的次级获得两组交流低压，分别经二极管Ｄ５、Ｄ６整流，再经电容Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１滤波后，获得＋１８Ｖ和＋１２Ｖ电压。同时，＋１２Ｖ电压经限流电阻Ｒ５限流，稳压集成电路Ｕ２稳压、电容Ｃ１３和Ｃ１４滤波后，获得＋５Ｖ电压。
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图４－５－１
低压直流电源电路
    二极管Ｄ４、电阻Ｒ４及电容Ｃ６组成反峰电压吸收电路以保护Ｕ１内部的功率管，防止反峰电压将其击穿损坏。
    （２）开机电路的工作原理
    该电路主板的开机电路原理如图４－５－２所示。
具体工作原理如下：图４－５－２
开机电路
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    在电磁炉处于待机状态时，同步电路的电压比较器Ｕ３Ａ的⑦脚（同相输入端）的电压（约为７．２２Ｖ）高于⑥脚（反相输入端）的电压（约为６．９９Ｖ），①脚（输出端）输出为高电平，同时单片机的１９脚（开机端口）、２０脚（开机端口）输出均为高电平，使得驱动电压信号输出级的电压比较器Ｕ３Ｃ的⑩脚（反相输入端）的电压（约为＋５Ｖ）高于１１脚（同相输入端）的电压（约
为０Ｖ，因单片机的２８脚未输出脉宽调制电压信号ＰＷＭ），１３脚（输出端）输出为低电平，驱动电压信号输出级的三极管Ｑ１截止，Ｑ２导通，经电阻Ｒ３５将ＩＧＢＴ的基极接地，使ＩＧＢＴ可靠截止。
    按下开机键后，单片机的１９脚和２０脚均输出为低电平，２８脚输出与电磁炉所调功率挡位相应的脉宽调制电压信号ＰＷＭ。２０脚输出低电平后，二极管Ｄ９截止，＋５Ｖ电压对电压比较器Ｕ３Ｃ的⑩脚电位不产生影响。１９脚输出低电平后，一方面经电阻Ｒ２３接至三极管Ｑ４的基极，使得＋５Ｖ电压加至电压比较器Ｕ３Ｂ的⑤脚（同相输入端），以保证二极管Ｄ１１截止，对驱动电压信号输出级电路没有影响；另一方面，该低电平经电容Ｃ１９耦合后，使得电压比较器Ｕ３Ｃ的⑩脚电压瞬问低于１１脚的脉宽调制电压信号ＰＷＭ（实际是经过电阻Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７、Ｒ１８及电容Ｃ１７、Ｃ１８积分滤波后的直流电压），１３脚（输出端）翻转为高电平，三极管Ｑ１导通，＋１８Ｖ电压经电阻Ｒ３４、Ｒ３５加至ＩＧＢＴ的基极，ＩＧＢＴ因获得驱动电压而进入饱和导通状态。
    ＩＧＢＴ进入饱和导通状态后，同步电路的电压比较器Ｕ３Ａ的⑥脚（反相输入端）的电压高于⑦脚（同相输入端）的电压，①脚（输出端）翻转为低电平，＋５Ｖ电压经电阻Ｒ１１向锯齿波电容Ｃ１６充电。当电容Ｃ１６充电一段时间后，电压比较器Ｕ３Ｃ的⑩脚电压又高于１１脚（同相输入端）的电压，１３脚（输出端）又翻转为低电平，三极管Ｑ１截止，三极管Ｑ２导通，将ＩＧＢＴ的
基极经电阻Ｒ３５接地，以确保ＩＧＢＴ及时、可靠截止。
    当ＩＧＢＴ截止后，由于电感中的电流不能突变，在加热线圈盘两端感应产生反向电动势。该反向电动势一方面使得同步电路的电压比较器Ｕ３Ａ的⑦脚（同相输入端）的电压高于⑥脚（反相输入端）的电压，①脚（输出端）又翻转为高电平，锯齿波电容经二极管Ｄ８、电阻Ｒ１０进行放电；另一方面，该反向电动势向高频谐振电容Ｃ３充电，接着电容Ｃ３又向加热线圈盘放电，从而形成振荡。
    当锯齿波电容Ｃ１６放电一段时间后（此时反向电动势已经消失），电压比较器Ｕ３Ｃ的⑩脚（反相输入端）的电压又低于１１脚（同相输入端）的电压，１３脚翻转为高电平，使得ＩＧＢＴ重新进入饱和导通状态。如此循环，使得加热线圈盘与高频谐振电容Ｃ３形成高频振荡。
电磁炉维修
    （３）同步电路的工作原理
    该款主板的同步电路原理与其他电磁炉的同步电路的工作原理相同，在此不再多述，读者可自行分析其工作原理。
    （４）锅具检测电路的工作原理
    该款电磁炉主板的锅具检测原理为脉冲计数式，电路原理见图４－５－２。
    单片机的⑤脚为锅具检测端口，该端口接同步电路的电压比较器Ｕ３Ａ①脚输出端。当按下开机键后，加热线圈盘与高频谐振电容形成高频振荡，在电压比较器Ｕ３Ａ的①脚（输出端）输出一系列方波电压信号。该方波电压信号送入单片机的⑤脚，即锅具检测端口。当电磁炉上放置有符合要求的锅具时，高频振荡的能量被锅具吸收，此时的高频振荡相当于是阻尼振荡，在单位时间内，送入单片机的脉冲个数就少，单片机经与其内部的标准值比较后，判断在电磁炉台面上放置有合适的锅具；当电磁炉台面上未放置锅具，或者所放置的锅具的位置、
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材质、尺寸不符合要求时，振荡相当于是自由振荡，在单位时间内送入单片机的脉冲个数就多，单片机经与其内部的标准数值比较后，判断在电磁炉台面上未放置锅具或者所放置的锅
具不符合要求。经过一段时间后，如果仍没有合适的锅具，单片机将自动停机。
    （５）功率整定电路的工作原理
    该款电磁炉主板的功率整定电路的原理与其他电磁炉的该部分电路相近，采用电流互感
器进行电流取样，但由于这是万能电路板，所以多了大、小加热线圈盘选择电路。其电路如
图４－５－３所示。
图４－５－３功率整定电路
    具体工作原理是：
    在电磁炉工作后，在电流互感器ＣＴ１的次级感应获得随工作电流同步变化的交流低压，
该交流低压经二极管Ｄ１５～Ｄ１８整流、电容Ｃ２５滤波后，获得较平滑的直流电压（电流反馈
电压信号）。该直流电压经电阻Ｒ４２、Ｒ４３、Ｒ４４分压后，再经电阻Ｒ４５接入单片机的２４脚。
    当电磁炉工作电流增大时，反馈回单片机２４脚的直流电压就高，于是单片机自动调小２８脚输出的脉宽调电压信号ＰＷＭ的占空比，使输出电流减小；反之，当反馈回单片机的２４脚
的直流电压低时，单片机就自动增大２８脚输出的脉宽调制电压ＰＷＭ的占空比，使输出电流
增大。
    大、小加热线圈盘选择电路的原理是：当电路中接大加热线圈盘时，用导线将电阻Ｒ４４短接，以减小单片机的电流信号的反馈量；当电路中接小加热线圈盘时，不短接电阻Ｒ４４，
以增大单片机的电流反馈量。
    （６）驱动电压信号输出电路的工作原理
    该款电磁炉万能主板的驱动电压信号输出电路比较简单，在此也不再多述。
    （７）高压保护电路的工作原理
    该款电磁炉主板的高压保护电路如图４－５－４所示。
    电压比较器Ｕ３Ｄ的⑧脚（反相输入端）分别经电阻Ｒ１９、Ｒ２０接至ＩＧＢＴ集电极和电源
负极，获得约１．４２Ｖ的电压；⑨脚（同相输入端）接＋５Ｖ电压；１４脚（输出端）经电阻Ｒ２１接至电压比较器Ｕ３Ｃ的１１脚，即脉宽调制电压信号ＰＷＭ的输入端。
    在正常情况下，电压比较器Ｕ３Ｄ的⑨脚（同相输入端）的电压高于⑧脚（反相输入端）的电压，１４脚（输出端）相当于与电路断开，对电压比较器Ｕ３Ｃ的１１脚电压没有影响。当ＩＧＢＴ的集电极电压超过１１００Ｖ时，电压比较器Ｕ３Ｄ的⑧脚（反相输入端）的电
压（约为５．１Ｖ）高于⑨脚（同相输入端）的电压（＋５Ｖ），１４脚（输出端）相当于接地；
电压比较器Ｕ３Ｃ的１１脚（同相输入端）的电压经电阻Ｒ２１接地，使得ＩＧＢＴ截止，以实
现高压保护的目的。
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图４－５－４高压保护电路
（８）＋３００Ｖ电压过高保护电路的工作原理
＋３００Ｖ电压过高保护电路如图４－５－５所示。
图４－５－５＋３００Ｖ电压过高保护电路
    ＋３００Ｖ电压经电阻Ｒ２６、Ｒ２７、Ｒ２８分压后，获得约２．６７Ｖ的电压，该电压经二极管Ｄ１３隔离后接至电压比较器Ｕ３Ｂ的④脚（反相输入端），④脚同时经电阻Ｒ２９、Ｒ３０分别接＋５Ｖ电压和电源负极，获得约３．３７Ｖ电压，加至④脚（反相输入端）；⑤脚（同相输入端）分别经三极管Ｑ４和电阻Ｒ２５接＋５Ｖ电压。
    在正常情况下，电压比较器Ｕ３Ｂ的⑤脚（同相输入端）的电压（约＋５Ｖ）高于④脚（反相输入端）的电压（约３．３７Ｖ），②脚（输出端）相当于与电路断开，对驱动电压信号输出电路没有影响。当＋３００Ｖ电压因故（如浪涌等）过高时，电压比较器Ｕ３Ｂ④脚（反相输入端）的电压将高于⑤脚（同相输入端）的电压，②脚（输出端）接地，二极管Ｄ１１导通，将驱动电压信号输出级的电位拉低，使ＩＧＢＴ截止，达到＋３００Ｖ电压过高保护的目的。
    （９）市电交流输入电压检测电路的工作原理
    市电交流输入电压检测电路如图４－５－６所示。
    工作原理是：
    ２２０Ｖ交流电压经二极管Ｄ１、Ｄ２及整流桥堆ＢＲ１整流后，获得的脉动直流电压经电阻Ｒ１和Ｒ２分压、电容Ｃ４滤波后，再经电阻Ｒ３送入单片机的２３脚，即电源电压检测端口。
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