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本文概述：由于電磁爐品牌眾多，不少雜牌電磁爐的市場占有量也很大。這些電磁爐一旦損壞后，尤其是單片機損壞后很難修復，有些配件也不容易買到，整個電磁爐就基本報廢了。目前在電子市場上出現(xiàn)了電磁爐通用電路板，也稱萬能電路板。這種電路板結構簡單，體積小，大線圈盤和小線圈盤可以通過跳線轉換使用，+18V和+12V風扇電機電壓可選，價格也相對較低，很有市場。本文介紹一款標注為精彩科技的電磁爐萬能電路板的工作原理。
1．整機電路工作原理介紹
當電磁爐接通電源后，產生+18V、+12V和+5V直流電壓，單片機電路復位，各單元電路進入待機狀態(tài)。
按下開機鍵后，單片機的20腳關機端口輸出低電平，使電壓比較器U3C進入工作狀態(tài)；19腳開機端口翻轉為低電平，使IGBT進入初次導通狀態(tài)，然后經同步電路和鋸齒波電路的作用，使加熱線圈盤與高頻諧振電容C3形成高頻振蕩(詳見下文開機電路工作原理分析)。 電磁爐調節(jié)在不同功率擋位時，經電流互感器反饋回單片機24腳的電壓值不同，單片機自動輸出與所調節(jié)功率相應的脈寬調制電壓信號PWM的占空比。另外，各輔助單元電路也進入工作狀態(tài)。 當再次按下開機(開、關共用一按鍵)鍵后，單片機的20腳輸出高電平，同時28腳停止輸出脈寬調制電壓信號PWM，將電壓比較器U3C的⑩腳(反相輸入端)的電平強制提高，U3C11腳(同相輸入端)的電平拉低，從而使IGBT截止，電磁爐停止工作。
2．單元電路工作原理分析 (1)低壓直流電源電路工作原理 該款電路板的低壓直流電源電路以開關集成電路VIPer12A(見第2章相關內容)為核心，外圍配以很少的分立元器件，電路很簡潔，工作電壓范圍寬，在很多品牌的電磁爐中均有應用。電路如圖4-5-1所示。 具體工作原理是： 220V交流電壓經二極管D1、D2及整流橋堆BR1中的兩只負極二極管整流后，獲得的脈動電壓經隔離二極管D3、電容C12濾波后，加至開關變壓器T1初級的一端，另一端接開關電源集成電路U1的⑤、⑥、⑦、⑧腳。在開關變壓器T1的次級獲得兩組交流低壓，分別經二極管D5、D6整流，再經電容C8、C9、C10、C11濾波后，獲得+18V和+12V電壓。同時，+12V電壓經限流電阻R5限流，穩(wěn)壓集成電路U2穩(wěn)壓、電容C13和C14濾波后，獲得+5V電壓。
圖4-5-1 低壓直流電源電路
二極管D4、電阻R4及電容C6組成反峰電壓吸收電路以保護U1內部的功率管，防止反峰電壓將其擊穿損壞。 (2)開機電路的工作原理 該電路主板的開機電路原理如圖4-5-2所示。
圖4-5-2開機電路
具體工作原理如下： 在電磁爐處于待機狀態(tài)時，同步電路的電壓比較器U3A的⑦腳(同相輸入端)的電壓(約為7．22V)高于⑥腳(反相輸入端)的電壓(約為6．99V)，①腳(輸出端)輸出為高電平，同時單片機的19腳(開機端口)、20腳(開機端口)輸出均為高電平，使得驅動電壓信號輸出級的電壓比較器U3C的⑩腳(反相輸入端)的電壓(約為+5V)高于11腳(同相輸入端)的電壓(約為0V，因單片機的28腳未輸出脈寬調制電壓信號PWM)，13腳(輸出端)輸出為低電平，驅動電壓信號輸出級的三極管Q1截止，Q2導通，經電阻R35將IGBT的基極接地，使IGBT可靠截止。 按下開機鍵后，單片機的19腳和20腳均輸出為低電平，28腳輸出與電磁爐所調功率擋位相應的脈寬調制電壓信號PWM。20腳輸出低電平后，二極管D9截止，+5V電壓對電壓比較器U3C的⑩腳電位不產生影響。19腳輸出低電平后，一方面經電阻R23接至三極管Q4的基極，使得+5V電壓加至電壓比較器U3B的⑤腳(同相輸入端)，以保證二極管D11截止，對驅動電壓信號輸出級電路沒有影響；另一方面，該低電平經電容C19耦合后，使得電壓比較器U3C的⑩腳電壓瞬問低于11腳的脈寬調制電壓信號PWM(實際是經過電阻R15、R16、R17、R18及電容C17、C18積分濾波后的直流電壓)，13腳(輸出端)翻轉為高電平，三極管Q1導通，+18V電壓經電阻R34、R35加至IGBT的基極，IGBT因獲得驅動電壓而進入飽和導通狀態(tài)。 IGBT進入飽和導通狀態(tài)后，同步電路的電壓比較器U3A的⑥腳(反相輸入端)的電壓高于⑦腳(同相輸入端)的電壓，①腳(輸出端)翻轉為低電平，+5V電壓經電阻R11向鋸齒波電容C16充電。當電容C16充電一段時間后，電壓比較器U3C的⑩腳電壓又高于11腳(同相輸入端)的電壓，13腳(輸出端)又翻轉為低電平，三極管Q1截止，三極管Q2導通，將IGBT的基極經電阻R35接地，以確保IGBT及時、可靠截止。 當IGBT截止后，由于電感中的電流不能突變，在加熱線圈盤兩端感應產生反向電動勢。該反向電動勢一方面使得同步電路的電壓比較器U3A的⑦腳(同相輸入端)的電壓高于⑥腳(反相輸入端)的電壓，①腳(輸出端)又翻轉為高電平，鋸齒波電容經二極管D8、電阻R10進行放電；另一方面，該反向電動勢向高頻諧振電容C3充電，接著電容C3又向加熱線圈盤放電，從而形成振蕩。 當鋸齒波電容C16放電一段時間后(此時反向電動勢已經消失)，電壓比較器U3C的⑩腳(反相輸入端)的電壓又低于11腳(同相輸入端)的電壓，13腳翻轉為高電平，使得IGBT重新進入飽和導通狀態(tài)。如此循環(huán)，使得加熱線圈盤與高頻諧振電容C3形成高頻振蕩。 (3)同步電路的工作原理 該款主板的同步電路原理與其他電磁爐的同步電路的工作原理相同，在此不再多述，讀者可自行分析其工作原理。 (4)鍋具檢測電路的工作原理 該款電磁爐主板的鍋具檢測原理為脈沖計數(shù)式，電路原理見圖4-5-2。 單片機的⑤腳為鍋具檢測端口，該端口接同步電路的電壓比較器U3A①腳輸出端。當按下開機鍵后，加熱線圈盤與高頻諧振電容形成高頻振蕩，在電壓比較器U3A的①腳(輸出端)輸出一系列方波電壓信號。該方波電壓信號送入單片機的⑤腳，即鍋具檢測端口。當電磁爐上放置有符合要求的鍋具時，高頻振蕩的能量被鍋具吸收，此時的高頻振蕩相當于是阻尼振蕩，在單位時間內，送入單片機的脈沖個數(shù)就少，單片機經與其內部的標準值比較后，判斷在電磁爐臺面上放置有合適的鍋具；當電磁爐臺面上未放置鍋具，或者所放置的鍋具的位置、材質、尺寸不符合要求時，振蕩相當于是自由振蕩，在單位時間內送入單片機的脈沖個數(shù)就多，單片機經與其內部的標準數(shù)值比較后，判斷在電磁爐臺面上未放置鍋具或者所放置的鍋具不符合要求。經過一段時間后，如果仍沒有合適的鍋具，單片機將自動停機。 (5)功率整定電路的工作原理 該款電磁爐主板的功率整定電路的原理與其他電磁爐的該部分電路相近，采用電流互感器進行電流取樣，但由于這是萬能電路板，所以多了大、小加熱線圈盤選擇電路。其電路如圖4-5-3所示。
圖4-5-3功率整定電路
具體工作原理是： 在電磁爐工作后，在電流互感器CT1的次級感應獲得隨工作電流同步變化的交流低壓，該交流低壓經二極管D15～D18整流、電容C25濾波后，獲得較平滑的直流電壓(電流反饋電壓信號)。該直流電壓經電阻R42、R43、R44分壓后，再經電阻R45接入單片機的24腳。 當電磁爐工作電流增大時，反饋回單片機24腳的直流電壓就高，于是單片機自動調小28腳輸出的脈寬調電壓信號PWM的占空比，使輸出電流減??；反之，當反饋回單片機的24腳的直流電壓低時，單片機就自動增大28腳輸出的脈寬調制電壓PWM的占空比，使輸出電流增大。 大、小加熱線圈盤選擇電路的原理是：當電路中接大加熱線圈盤時，用導線將電阻R44短接，以減小單片機的電流信號的反饋量；當電路中接小加熱線圈盤時，不短接電阻R44，以增大單片機的電流反饋量。 (6)驅動電壓信號輸出電路的工作原理 該款電磁爐萬能主板的驅動電壓信號輸出電路比較簡單，在此也不再多述。 (7)高壓保護電路的工作原理 該款電磁爐主板的高壓保護電路如圖4-5-4所示。 電壓比較器U3D的⑧腳(反相輸入端)分別經電阻R19、R20接至IGBT集電極和電源負極，獲得約1．42V的電壓；⑨腳(同相輸入端)接+5V電壓；14腳(輸出端)經電阻R21接至電壓比較器U3C的11腳，即脈寬調制電壓信號PWM的輸入端。 在正常情況下，電壓比較器U3D的⑨腳(同相輸入端)的電壓高于⑧腳(反相輸入端)的電壓，14腳(輸出端)相當于與電路斷開，對電壓比較器U3C的11腳電壓沒有影響。當IGBT的集電極電壓超過1100V時，電壓比較器U3D的⑧腳(反相輸入端)的電壓(約為5．1V)高于⑨腳(同相輸入端)的電壓(+5V)，14腳(輸出端)相當于接地；電壓比較器U3C的11腳(同相輸入端)的電壓經電阻R21接地，使得IGBT截止，以實現(xiàn)高壓保護的目的。
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