電磁爐硬件原理與設計培訓第一頁，共21頁。目錄一、電磁爐加熱的物理理論基礎二、電磁加熱實現電路原理三、電磁加熱電路關鍵元件IGBT四、電磁爐主控電路需包括的電路模塊五、電磁爐主控電路設計原理講解六、電磁爐主控電路控制理論（軟件）2第二頁，共21頁。

電磁爐加熱的物理理論基礎電磁爐加熱的幾個重要定律畢奧—薩伐爾定律：載流導線上的電流元IdL在真空中某點P的磁感度dB的大小與電流元IdL的大小成正比，與電流元IdL和從電流元到P點的位矢r之間的夾角θ的正弦成正比，與位矢r的大小的平方成反比。

法拉第電磁感應定律：任何封閉電路中感應電動勢的大小，等于穿過這一電路磁通量的變化率。

楞次定律：閉合回路中感應電流的方向，總是使得它所激發的磁場來阻止引起感應電流的磁通量的變化。

焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比。

Q=I2Rt3第三頁，共21頁。

電磁爐加熱的物理理論基礎移動的磁場與金屬導體相交，或是由移動的金屬導體與磁場垂直交會所產生一個在導體內循環的電流，稱渦流或傅科電流，這些渦流使鍋具發熱，消耗電能。4第四頁，共21頁。

電磁加熱實現電路原理

電磁爐（Inductioncooker）是利用電磁感應加熱原理，對鍋體進行渦流加熱。核心電路如下圖1，通過功率開關的控制，使線盤L和電容Cr發生諧振，從而產生交變磁場，當鍋具放入交變磁場時，根據電磁感應定律會產生渦流熱。電磁爐的加熱線圈盤與負載鍋具可以看作是一個空心變壓器，次級負載具有等效的電感和電阻，將次級的負載電阻和電感折合到初級，可以得到圖2所示的等效電路。其中R＊是次級電阻反射到初級的等效負載電阻；L＊是次級電感反射到初級并與初級電感L相疊加后的等效電感。5第五頁，共21頁。

電磁加熱實現電路原理核心電路工作過程：1.[t0，t1]主開關導通階段根據基爾霍夫KVL定律有：

2.[t1，t2]諧振階段

當電路設計使處于欠阻尼振蕩工作狀態時，解二階動態方程如下：代入電容的VAR，得微分方程：6第六頁，共21頁。

電磁加熱實現電路原理核心電路工作過程波形：

功率開關壓降線盤電流電容壓降7第七頁，共21頁。

電磁加熱實現電路原理核心電路工作過程：3.[t2，t3]電感放電階段

線盤上電流：

需自我學習的關鍵知識點：基爾基爾霍夫定理，換路定則，二階動態電路，微分方程，欠阻尼振蕩，串聯諧振8第八頁，共21頁。

電磁加熱實現電路關鍵元件IGBT

什么是IGBT?為什么要用IGBT?IGBT有什么特點？電磁爐如何選取合適IGBT？

9第九頁，共21頁。

電磁加熱電路關鍵元件IGBT為什么要用IGBT?

在軟開關應用中，雙極型功率晶體管能承受大功率，但交換速度不夠快，功率MOSFET管交換速度快，但承受功率較小，如是能反應快大功率工作的IGBT應運而生。

什么是IGBT?

IGBT全稱絕緣柵雙極晶體管。IGBT有什么特點？

高電壓，大電流，

高頻率，低損耗

電磁爐如何選取合適IGBT，要注意什么？

耐壓，電流，導通壓降，開關損耗，工作頻率，開通壓降；

要注意合適的驅動電路設計，特別是基極限流電阻和放電電阻；

要注意散熱系統設計，散熱片的選取等。10第十頁，共21頁。電磁爐主控電路需包括的電路模塊可用軟件取代11第十一頁，共21頁。電磁爐主控電路設計原理講解---以21TD4為例12第十二頁，共21頁。電磁爐主控電路設計原理講解---以21TD4為例13第十三頁，共21頁。電磁爐主控電路設計原理講解---以21TD4為例14第十四頁，共21頁。電磁爐主控電路設計原理講解---以21TD4為例15第十五頁，共21頁。電磁爐主控電路設計原理講解---以21TD4為例16第十六頁，共21頁。電磁爐主控電路控制理論有了硬件電路，如何讓電磁爐工作起來？工作后又如何監控工作狀態？電磁爐功率又是如何調整的？PWM和PPG控制原理是什么？

17第十七頁，共21頁。電磁爐主控電路控制理論電磁爐上電第一件事（軟件）?

關機，關閉PWM或PPG,或其它控制口。

電磁爐怎么點火?

1.點火前工作：是否有報警？是否在浪涌保護時間內？2.檢鍋：

送檢鍋PWM值，延時，打開關機口，關相關中斷，送檢鍋脈沖（6-8US），

或送檢鍋PPG脈沖；監測檢鍋脈沖數，判斷是否有鍋，3.有鍋則判斷啟動電流是否達到；逐步加大PWM或PPG，達到需求功率。工作過程怎么監控？

1.電磁爐無鍋不可加熱，在加熱過程中要通過電流檢測檢查鍋具是否

移開；2.加熱過程中需檢測電壓變化及變化速度，調整功率；3.要檢測浪涌變化，及時保護機器。18第十八頁，共21頁。電磁爐主控電路控制理論電磁爐功率如何控制？簡單說：調整功率開關開通時間來調整功率，重點在于需同步閉環控制功率，目前有兩種控制方式可用：PWM和PPG。PWM和PPG工作原理PWM（

Pulse

Width

Modulation）（脈沖寬度調制）：實現方法：通過特定計數器值與占空比設定值比較，在控制器端口輸出相應電平，如：8位PWM，設定值為64，則當計數器值低于64時，控制器端口輸出高電平，計數器值高于64時，控制器端口輸出低電平，從而實現1/4占空比脈沖輸出，改變設定值即可改變脈沖占空比。下圖為一個6位PWM波形。采用PWM控制電磁爐編寫軟件時注意3點：1.PWM頻率需與積分電路對應；2.需考慮PWM積分時間；3.增減PWM的單次幅度；19第十九頁，共21頁。電磁爐主控電路控制理論PPG（Programmablepulegenerator）原理基本組成：

一個控制模塊，一個計數器，2個比較器電磁爐中工作原理：

舉例如右圖示,比較器1接電磁爐同步反饋，當同步信號到，啟動PPG