电磁灶的电路原理简介(上)

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高频电磁灶是将交流电整流后的脉动直流变成高频(超音频)电流,然后利用其磁场使附近的金属锅底部感应产生涡流,从而产生热量来加热锅中食物的一种装置。其内部结构见图1。

图1
图1 🔍原图 (900×604)

电磁灶电路的方框图请看图2。交流电源电压(AC220V)经电流互感器CT、整流电路以后,加向主线圈L1。

图2
图2 🔍原图 (880×698)

振荡电路产生一锯齿波加向P、W、M电路(脉宽调制电路)。它与差分放大器来的直流电平进行比较,从而在P、W、M电路的输出端得到一矩形脉冲,该脉冲经驱动电路功率放大以后,使P、M(功率组件)导通约5-10μs。在脉冲过后,P、M迅速关断,于是,L\(_{1}\)、C1谐振,并产生一个高压脉冲X。为了使高压脉冲形成时P、M绝不导通,而X过后,P、M又立即导通,所以必须同步。把X信号和Y信号送入同步电路去强迫振荡电路形成的锯齿波与P、M的开关情况严格同步,就可以达到这一目的。

主电路电流互感器的次级PQ信号送入电流反馈电路,它产生一个与主电流i成正比的电压,该电压与功率输出设定电平(由面板上的电位器来调节)同时送向差分放大电路。差分放大器的输出电平与后者减前者的差成正比,从而达到大闭环负反馈稳定主电流的目的。

电流反馈电路的输出电压还送向负荷检测电路,它与X信号比较后控制监控电路(试探脉冲形成电路),以达到台板上无负荷或负荷不合适时,使灶的主电流近乎0,使灶“熄火”。而负荷合适时,灶又重新加热的目的。

所有的保护电路都最终使P、W、M电路的“+”端为0。

对交流电源电压直接取样的电手送到欠压和过压保护电路,当交流电压偏离规定值范围时,它们总有一个输出端使P、W、M电路的输出为0。

而功率管过热保护电路和锅温检测电路(顶板温度检测)是靠热效电阻和比较电路的配合来达到保护的目的的。

P、W、M电路的“+”端电平与主电流成正比,所以,还可以利用它去控制功率指示电路。

另外,经电源变压器降压、整流后的三组直流电压分别加向各控制、保护电路等(方框图中没有表示出来)。

电磁灶的基本电路见图3,功率开关管BG被矩形脉冲驱动,当其导通时,流过L\(_{1}\)的电流迅速增加。当其截止时,L1、C\(_{1}\)发生串联谐振,X点对地产生高压正脉冲,当该脉冲降回到0时,BG的驱动脉冲又再一次加上,使其又导通。这就是说,电磁灶仅仅利用BG关断以后L1、C\(_{1}\)串联谐振所产生的第一个波的正半周。串联谐振的频率是超音频的,它决定于L1、C\(_{1}\)的参数。

图3
图3 🔍原图 (669×309)

正脉冲的后沿触发控制电路。使BG再一次导通,而导通时间由驱动矩形脉冲的宽度决定,因此也就决定了电磁灶的消耗功率。我们如对u\(_{x}\)进行采样,可以从示波器上看到ux为一个个宽度为10ms的“馒头波”(见图4),这就是电磁灶的典型工作波形,其间有一根根雾状的竖线,竖线就是前面提到的正脉冲。接下期(许葆华)

图4
图4 🔍原图 (546×352)