【正文】 （主芯片LC87F2L08A）TMS101A原理圖TMS101D原理圖第八節(jié) 電磁爐各電路分析美的電磁爐電路可以從功能模塊上劃分成以下主要的15個(gè)電路模塊，本節(jié)將對(duì)15個(gè)模塊結(jié)合美的電磁爐的標(biāo)準(zhǔn)板、TM板、QF板的實(shí)際電路原理進(jìn)行闡述。由于單片機(jī)芯片端口有限，一般通過(guò)串口驅(qū)動(dòng)顯示模塊。為了統(tǒng)一所有產(chǎn)品，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)板和顯示板的排線接口順序。其中L是指接在OUT1和OUT2之間的線圈盤(pán)，而C則為并在L之間的電容C5。 以上波形圖是根據(jù)LC振蕩工作原理，繪制的示意圖：T1T2：IGBT控制極為高電平，IGBT飽和導(dǎo)通，電流I1從電源流過(guò)線盤(pán)L，電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲(chǔ)在線盤(pán)上。 T3T4：電容開(kāi)始通過(guò)線盤(pán)方向放電，所以此時(shí)I3為負(fù)向，電容的能量轉(zhuǎn)移線盤(pán)上，VC最低時(shí)，反向電流I3最大。 所以，在一個(gè)高頻的周期里，T2~T3的I2是線盤(pán)磁能對(duì)電容C5的充電電流，T3~T4的I3 逆程脈沖峰壓通過(guò)L1放電得電流，T4~T5得I4是線盤(pán)兩端的電動(dòng)勢(shì)反向時(shí)形成的阻尼電流，因此，IGBT的導(dǎo)通電流實(shí)際是I1。 以上證明兩個(gè)問(wèn)題：一是在高頻電流得一個(gè)周期中，只有I1是電源供給線盤(pán)能量的，所以I1的大小就決定加熱功率的大小，同時(shí)脈沖寬度越大，T1~T2的時(shí)間就越長(zhǎng)，I1就越大，反之亦然，所以要調(diào)節(jié)加熱功率，只需要調(diào)節(jié)脈沖寬度；二是LC自由震蕩的半個(gè)周期是出現(xiàn)峰值電壓的時(shí)間亦是IGBT的截止時(shí)間，也是開(kāi)關(guān)脈沖沒(méi)有到達(dá)的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間關(guān)系是不能錯(cuò)位的，如果峰值脈沖還沒(méi)有消失，而開(kāi)關(guān)脈沖已提前到來(lái)，就會(huì)出現(xiàn)很大的瞬間電流導(dǎo)致IGBT燒壞，因此必須保證開(kāi)關(guān)脈沖的前沿與峰值脈沖后沿同步。此電路的輸入信號(hào)是線盤(pán)兩端（即CN3和CN4）的諧振波形， U1 的3腳輸出控制IGBT前級(jí)的PWM信號(hào)。單片機(jī)得到兩者信號(hào)，并經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理，從而得到可控制的同步PWM，并從U1 的3腳輸出。我們的檢鍋是脈沖法檢有鍋，就是通過(guò)內(nèi)部信號(hào)處理可以檢測(cè)是否鍋具。（注1） 同步信號(hào)：IGBT在導(dǎo)通時(shí)，其C極電壓越低，IGBT內(nèi)部的損耗越小，反之則損耗越大；當(dāng)IGBT內(nèi)部損耗過(guò)大，則IGBT內(nèi)部發(fā)熱嚴(yán)重而導(dǎo)致燒壞。所以，同步信號(hào)就是IGBTC極電壓最低時(shí)的檢測(cè)信號(hào)，也就是最佳的IGBT開(kāi)通時(shí)機(jī)。美的電磁爐采用的IGBT最高耐壓達(dá)1200V（如西門(mén)子IH20T120和仙童FGA25N120），但設(shè)計(jì)時(shí)一般都留有設(shè)計(jì)余量，此保護(hù)電路IGBT高壓動(dòng)作的電壓是1100V峰值。在一定的條件下，IGBT的C極導(dǎo)通時(shí)間越長(zhǎng)，電磁爐的功率越大，IGBT的C極就越高。所以，經(jīng)常反映430鍋具的功率無(wú)法達(dá)到額定的功率2000W，而304卻輕易達(dá)到2500W甚至更高，就是與此電路保護(hù)有關(guān)。在設(shè)計(jì)中或生產(chǎn)中，若要提高IGBT保護(hù)電壓而提高430的功率，可以減小R16。PWM脈寬調(diào)控電路元件組成： U1（3腳），C30?！癈PU通過(guò)控制PWM脈沖的寬與窄，控制送至振蕩電路的加熱控制電壓，控制IGBT導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短（脈沖寬度），結(jié)果控制了加熱功率的大小。IGBT驅(qū)動(dòng)電路元件組成： U1（3腳），Q1，Q2，Q3，R8，R9，R13，C10，R7振蕩電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓較低，基本在4~5V之間，不能驅(qū)動(dòng)IGBT，所以，要將這電壓放大到18V以更好地驅(qū)動(dòng)IGBT。⑵由Q2組成的IGBT使能控制電路。浪涌保護(hù)電路元件組成： U1（1腳），D1，D2，R29，R1，R11，C2，C9 ，D4,R40電磁爐在使用過(guò)程中，如果電網(wǎng)電壓不穩(wěn)，高壓脈沖（一般高于400V）沖擊電磁爐，造成電磁爐IGBT擊穿。浪涌電路的信號(hào)SURGE取樣于電網(wǎng)電壓整流后的信號(hào)，市電經(jīng)過(guò)D1,D2整流后,經(jīng)過(guò)R29，R1，R11分壓后，經(jīng)過(guò)R40得到單片機(jī)U1 1腳取樣信號(hào)。當(dāng)電源突然有浪涌電壓輸入時(shí)，造成U1 1腳 電壓升高為高電平（），經(jīng)過(guò)IC內(nèi)部檢測(cè)處理 使3腳輸出高電平，這可以使后級(jí)IGBT使能控制電路的Q2截止，關(guān)斷IGBT，從而起到保護(hù)IGBT的作用。電流檢測(cè)電路元件組成： U1（16，17腳），RK1，R2，VR1，C3,C26,C27.流過(guò)康銅絲兩端的電流，變換成電壓，此電壓經(jīng)過(guò)R2 ，變阻器VR1輸入至單片機(jī)U1 AD端口 17腳。工作時(shí)，單片機(jī)時(shí)刻檢測(cè)電流的變化，當(dāng)電流變化過(guò)大時(shí)，做無(wú)鍋具的判斷。當(dāng)VR1增大時(shí)，相應(yīng)的電流檢測(cè)的電壓會(huì)提高。電壓檢測(cè)電路元件組成： U1（10腳），D1，D2， R29, R26,R12，R10,.C14電壓信號(hào)取自電磁爐電源交流輸入，交流信號(hào)由DD2整流的脈動(dòng)電流電壓通過(guò)R2R26,R12與R10分壓、C14平滑后，得到信號(hào)送到單片機(jī)AD口，即VOLC U1（10腳）。工作時(shí)，單片機(jī)時(shí)刻檢測(cè)電壓的變化，根據(jù)檢測(cè)到的電壓及電流信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整PWM做功率恒定處理。其中，VDD給風(fēng)扇供電，18V電壓給IGBT驅(qū)動(dòng)、。開(kāi)關(guān)電源工作原理：~220V市電經(jīng)過(guò)D1,D2整流后,經(jīng)過(guò)D6,R33，送至Viper12中8腳。當(dāng)viper12開(kāi)通時(shí)，脈沖電壓經(jīng)過(guò)變壓器初級(jí)線圈，C23整流成約18V左右的VDD電壓，一路經(jīng)D7給Viper12芯片供電；另一路給風(fēng)機(jī)，IGBT供電。當(dāng)電壓高于18V，Z90導(dǎo)通，則有反饋電流輸入Viper12反饋端，Viper12經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理判定是否到達(dá)關(guān)斷電平。這也使VDD電壓處在18V左右，經(jīng)過(guò)C23大電容濾波穩(wěn)定在 18V電平。此電壓輸入7805 IC后轉(zhuǎn)換成5V電壓個(gè)系統(tǒng)芯片供電。L7805是電壓調(diào)整IC，內(nèi)置電流限制保護(hù)，熱保護(hù)功能。L7805 簡(jiǎn)圖蜂鳴器報(bào)警電路 元件組成：BZ1 ，C6，U1（6腳）采用的蜂鳴器為交流驅(qū)動(dòng)。采用的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)頻率為4KHz，若頻率合適，則蜂鳴器鳴叫聲音悅耳，若頻率偏低，則鳴叫聲沉悶甚至不響，若頻率偏高，則鳴叫聲尖銳難聽(tīng)甚至不響。鍋具熱敏電阻與R1并接后與R2分壓輸出信號(hào)TEMP_MAIN，根據(jù)熱敏電阻的負(fù)溫度特性可知，溫度越高，熱敏電阻阻值就越小，分壓所的的電壓TEMP_MAIN就越大，單片機(jī)就是通過(guò)檢測(cè)TEMP_MAIN電壓的變化間接檢測(cè)鍋具的溫度的變化，從而做出相應(yīng)的動(dòng)作：過(guò)熱保護(hù)：根據(jù)不同的功能，當(dāng)檢測(cè)到的溫度過(guò)高時(shí)，電磁爐將會(huì)停止加熱或保護(hù)顯示保護(hù)代碼E3；干燒保護(hù)：當(dāng)鍋具處于干燒狀態(tài)時(shí)，鍋具溫度上升很快，電磁爐將會(huì)停止加熱并顯示保護(hù)代碼EA；熱敏異常保護(hù)：當(dāng)熱敏電阻異常時(shí)，短路、短路或感應(yīng)不到溫度，電磁爐將不能啟動(dòng)或停止加熱，同時(shí)顯示保護(hù)代碼；工作時(shí)，單片機(jī)時(shí)刻檢測(cè)鍋具溫度，根據(jù)鍋具溫度做相應(yīng)的火力調(diào)整。IGBT熱敏電阻與R3分壓輸出信號(hào)TEMP_IGBT，根據(jù)熱敏電阻的負(fù)溫度特性可知，溫度越高，熱敏電阻阻值就越小，分壓所的的電壓TEMP_IGBT就越大，單片機(jī)就是通過(guò)檢測(cè)TEMP_IGBT電壓的變化間接檢測(cè)IGBT的溫度的變化，從而做出相應(yīng)的動(dòng)作：元件組成：R27 ，R34，C24，U1（11腳），熱敏電阻RT1高溫保護(hù)：當(dāng)檢測(cè)到IGBT溫度高于90℃100℃時(shí)，電磁爐將會(huì)停止加熱待到溫度下降到60℃70℃后恢復(fù)加熱；當(dāng)IGBT溫度高于110℃時(shí)，電磁爐將會(huì)立即停止加熱并保護(hù)顯示高溫代碼E6，保護(hù)IGBT；熱敏異常保護(hù)：當(dāng)熱敏電阻異常時(shí)，短路、短路，電磁爐將不能啟動(dòng)或保護(hù)顯示保護(hù)代碼。當(dāng)FAN口為高時(shí)，Q1導(dǎo)通，風(fēng)扇工作，當(dāng)FAN口為低時(shí)，Q1截止，風(fēng)扇關(guān)斷。在電磁爐很多方案中，風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)控制口FAN和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)端口BUZ復(fù)用同一個(gè)單片機(jī)端口，所以，在蜂鳴器鳴叫時(shí)輸出方波，風(fēng)扇會(huì)暫時(shí)減慢，但由于鳴叫時(shí)間很短（短于1S），而風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在慣性，所以轉(zhuǎn)動(dòng)減慢不明顯，并不影響實(shí)際效果。保險(xiǎn)絲FUSE1在電路燒壞的情況下自動(dòng)切斷電磁爐與電網(wǎng)的連接，以保護(hù)電網(wǎng)。整流橋BG1，其作用是將~220V轉(zhuǎn)換成直流電壓 ，為電磁爐諧振電路提供工作的直流電。二、美的TMS101D電路板電路模塊分析主板及顯示板簡(jiǎn)介T(mén)MS101D電路板為美的電磁爐繼TMS101A電路板后的新一代集成方案功率板。美的TMS101D功率主板主控芯片為美的與日本三洋合作開(kāi)發(fā)的電磁爐專(zhuān)用控制芯片。顯示芯片通信與主控芯片通信口有以下兩種：方式一普通按鍵端口標(biāo) 號(hào)名 字規(guī) 定 說(shuō) 明1GND地線地線2+5V5V電源5V電源供電3DATA一般輸入輸出端口用作與顯示模塊通訊數(shù)據(jù)DATA 端口4CLK一般輸入輸出端口用作與顯示模塊通訊時(shí)鐘CLK 端口5STB一般輸入輸出端口用作與顯示模塊通訊選通STB 端口方式二觸控端口標(biāo) 號(hào)名 字規(guī) 定 說(shuō) 明1GND地線地線2+5V5V電源5V電源供電3DATA一般輸入輸出端口用作與顯示模塊通訊數(shù)據(jù)DATA 端口4CLK一般輸入輸出端口用作與顯示模塊通訊時(shí)鐘CLK 端口5STB一般輸