電磁爐工作原理

1、電磁爐工作原理詳細(xì)介紹電磁爐是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理對食品進(jìn)行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生磁場，磁場內(nèi)的磁力線穿過鐵鍋、不銹鋼鍋等底部時，產(chǎn)生渦流，令鍋底迅速發(fā)熱，達(dá)到加熱食品的目的。電磁爐加熱原理如圖所示，灶臺臺面是一塊高強度、耐沖擊的陶瓷平板（結(jié)晶玻璃），臺面下邊裝有高頻感應(yīng)加熱線圈（即勵磁線圈）、高頻電力轉(zhuǎn)換裝置及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，臺面的上面放有平底烹飪鍋。其 工作過程如下：電流電壓經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電，又經(jīng)高頻電力轉(zhuǎn)換裝置使直流電變?yōu)槌^音頻的高頻交流電，將高頻交流電加在扁平空心螺旋狀的感應(yīng)加熱線圈 上，由此產(chǎn)生高頻交變磁場。其磁力線穿透灶臺的陶瓷臺板而

2、作用于金屬鍋。在烹飪鍋體內(nèi)因電磁感應(yīng)就有強大的渦流產(chǎn)生。渦流克服鍋體的內(nèi)阻流動時完成電能向 熱能的轉(zhuǎn)換，所產(chǎn)生的焦耳熱就是烹調(diào)的熱源。1、概述電磁灶是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理進(jìn)行加熱工作的，是現(xiàn)代家庭烹飪食物的先進(jìn)電 子炊具。它使用起來非常方便，可用來進(jìn)行煮、炸、煎、蒸、炒等各種烹調(diào)操作。特點：效率高、體積小、重量輕、噪音小、省電節(jié)能、不污染環(huán)境、安全衛(wèi)生，烹 飪時加熱均勻、能較好地保持食物的色、香、味和營養(yǎng)素，是實現(xiàn)廚房現(xiàn)代化不可缺少的新型電子炊具。電磁灶的功率一般在700-1800W左右。電磁爐按感應(yīng)線圈中的電流頻率分為低頻和高頻兩大類，相比較高頻電磁灶受熱效率高，比較省電。按樣式分類，可以分以下

3、三種。 臺式電磁爐：分為單頭和雙頭兩種，具有擺放方便、可移動性強等優(yōu)點。因為價格低較受歡迎。 埋入式電磁爐：是將整個電磁爐放入櫥柜面內(nèi)，然后在臺面上挖個洞，使灶面與櫥柜臺面成一個平面。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為這種安裝方法只求美觀，但不科學(xué)，很大一部分消費群體把電磁爐當(dāng)做火鍋，埋入式炒菜并不方便。 嵌入式電磁爐：可適應(yīng)不同鍋具的需要，不再對鍋具有特殊要求。本文主要介紹利用SPMC65P2404芯片來實現(xiàn)電磁爐的設(shè)計。SPMC65P2404是凌陽推出的一款工業(yè)控制8位單片機，具有很高的性價比，抗干擾能力強，非常適合應(yīng)用于工業(yè)控制類、家電類產(chǎn)品的設(shè)計。使用SPMC65P2404設(shè)計的電磁爐具有如下性能：六種加熱

4、模式：火鍋、煎炸、炒菜、燒烤、蒸煮、燒燜；一種自動工作模式：燒水；最大720分鐘的定時開機功能；2小時自動關(guān)機保護(hù)功能；小物件檢測功能，對不合適的物件不進(jìn)行加熱；系統(tǒng)采用過流、過壓、超溫等多種保護(hù)措施；采用開關(guān)電源，使系統(tǒng)能夠在180250V的電壓范圍內(nèi)正常工作；系統(tǒng)設(shè)置了故障報警功能，方便故障查找及檢修；系統(tǒng)含有自檢程序，方便生產(chǎn)測試。2、電磁爐設(shè)計要求電磁爐作為一種普遍的家用產(chǎn)品，除了要具有基本的加熱功能外，它的安全性能及穩(wěn)定性能是設(shè)計的關(guān)鍵。電磁爐設(shè)有多種保護(hù)裝置，包括小物件檢測、過熱自動停機保護(hù)、過壓或欠壓自動停機保護(hù)、空燒自動停止加熱保護(hù)、2小時斷電保護(hù)、12分鐘自動停機保護(hù)以及聲光

5、報警顯示等。綜合起來，電磁爐可由下述技術(shù)特性參數(shù)考核： （1） 自身保護(hù)特性。輸出開關(guān)管是電磁爐的關(guān)鍵元件，工作于高電壓、大功率狀態(tài)，受成本和器件參數(shù)限制，設(shè)計時不可能有很大的富裕量，故在工作過程中，若電源電 壓過高、工作狀態(tài)切換時產(chǎn)生瞬間沖擊、電流增大、機內(nèi)溫升過高、鐵鍋挪離灶板或空載，開關(guān)管都可能損壞。因此，應(yīng)保證過壓、過流、過溫、鍋檢測等保護(hù)裝置 正常； （2）鍋底溫度控制特征。鍋底發(fā)熱直接傳至灶板（陶瓷玻璃），灶板是導(dǎo)熱材料，故一般都將熱敏元件安裝在灶板底部，探測鍋底的溫度； （3）功率穩(wěn)定性。電磁爐應(yīng)具有輸出功率自動調(diào)整功能，以改善電源適應(yīng)性和負(fù)載適應(yīng)性； （4）電磁兼容性。該性能涉

6、及對其余家電的干擾和對人體的危害。電磁爐均在電源回路中設(shè)有LC濾波電路并用金屬圍框吸收漏磁通，同時采用脈沖方式，使平均輻射功率控制在最小限度；在實現(xiàn)以上電磁爐的性能規(guī)格的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計的電磁爐還具有以下的功能規(guī)格：手動控制火力，從300W1800W 的范圍，共分為14 檔火力，每檔均有穩(wěn)定的功率；手動定溫選擇，從70 240的范圍，共分為6 檔定溫選擇，每檔都能達(dá)到精確定溫；自動烹調(diào)功能，內(nèi)部自帶1 自動烹調(diào)功能：燒水。6 種自選功能：火鍋，炒菜，蒸煮，燉燜，煎炸，燒烤，其中火鍋，炒菜可以調(diào)節(jié)不同的火力檔位；蒸煮，燉燜，煎炸，燒烤4 種功能可以選擇不同的溫度?？梢詫崿F(xiàn)1720 分鐘預(yù)約開機功

7、能，1180 分鐘的定時關(guān)機功能。系統(tǒng)提供2 小時自動關(guān)機的保護(hù)功能。3、系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)采用SPMC65P2404 作為主控MCU，主要模式有：鍵盤掃描，鍋體溫度檢測，IGBT溫度檢測，電流過流檢測，超壓欠壓檢測，振蕩信號檢測，風(fēng)扇控制，數(shù)碼管顯示控制，LED 控制，蜂鳴器控制，系統(tǒng)啟動控制。功率板電路分析 交流電220V 經(jīng)過前端濾波處理，通過整流橋，變成大約310v 左右的直流電，通過MCU控制IGBT 的導(dǎo)通和關(guān)閉，來控制加熱線圈的工作狀態(tài)。開關(guān)電源部分采用TI 公司最新推出的集成電路VIPer12A，來實現(xiàn)不同電壓的輸出，AC 接入后經(jīng)過半波整流，接到VIPer12A 的電壓輸入腳，

8、輸出端通過穩(wěn)壓變壓的方式來得到18V 和5V 直流電，為IC 和其他外圍元件提供電源。電路中包含有電流檢測部分，通過電流互感器將總回路的電流按比較縮小后，通過整流，變成直流，連接電阻到地，系統(tǒng)通過檢查電阻端的電壓來判斷回路的電流大 小。同時回路電流若超過一定值后，通過另一端的保護(hù)信號反饋到IGBT 的控制端，將控制信號拉低，使IGBT 停止工作，同時送到MCU，讓系統(tǒng)停止工作，并產(chǎn)生報警信號?？刂瓢咫娐贩治鲋骺匕逯兄饕蒑CU，數(shù)碼管，發(fā)光二極管，按鍵，復(fù)位電路組成，數(shù)碼管采用共陽型的，發(fā)光二極管驅(qū)動方法為動態(tài)掃描，按鍵與SEG 線復(fù)用，控制COM 口，回讀SEG 數(shù)據(jù)的I/O 來掃描按鍵。復(fù)

9、位電路為低電壓復(fù)位電路，當(dāng)電壓低于2.6V 時，系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)位。4、系統(tǒng)軟件設(shè)計主流程采用分時結(jié)構(gòu)，在每個不同的時間片進(jìn)行不同的工作，時間片可以對動態(tài)掃描的LED進(jìn)行定時刷新和掃描，方便程序控制。工作時采用時間輪循的方式，能有效的利用時間資源。過程中主要通過標(biāo)志的方式將信息傳遞到其他模塊。中斷程序電流過流中斷是整個系統(tǒng)唯一的中斷，當(dāng)產(chǎn)生中斷時，系統(tǒng)馬上停止控制信號，然后置電流過流標(biāo)志，讓系統(tǒng)在其他地方檢測過流的狀態(tài)是否持續(xù)3 秒，若是，則產(chǎn)生電流過流的報警信號，系統(tǒng)停止工作。功率調(diào)節(jié)模塊系統(tǒng)需要根據(jù)外部電壓和電流的大小，來計算是否已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定的功率值，通過比較后的功率大小關(guān)系來調(diào)整PWM 值，

10、以輸出比較恒定的功率。假設(shè)外部電壓為V1，MCU 檢測到的電壓值V2，根據(jù)電路計算得：V2=5.1*V1/（330+5.1）得到的A/D 值DATA 為：DATA=V2*256/5外部電流和MCU 通過轉(zhuǎn)換的電壓的測試值的關(guān)系為：外部電流值/轉(zhuǎn)換后的電壓=2.4根據(jù)上述關(guān)系來換算功率值的大?。篜=V*I=0.06*AD（V）*AD（I）推出：AD（I）=100*P/（6*AD（V）確定AD（I）后，再通過調(diào)整PWM 值，以使AD（I）達(dá)到計算的值。電磁爐的工作原理 電磁爐的加熱原理:電磁爐是采用磁場感應(yīng)渦流原理，它利用高頻的電流通過環(huán)形線圈，從而產(chǎn)生無數(shù)封閉磁場力，當(dāng)磁場那磁力線通過導(dǎo)磁(如:

11、鐵質(zhì)鍋)的底部，既會產(chǎn)生無數(shù)小渦流(一種交變電流，家用電磁爐使用的是1530KHZ的高頻電流)，使鍋體本生自行高速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物。對于電磁爐的發(fā)熱原理我們可以這樣簡單的理解：鍋和電磁爐內(nèi)部發(fā)熱線圈盤組成一個高頻變壓器，內(nèi)部線圈是變壓器初級，次級是鍋。當(dāng)內(nèi)部初級發(fā)熱線圈盤有交變電壓輸出后，必然在次級鍋體上產(chǎn)生感應(yīng)電 流，感應(yīng)電流通過鍋體自身的電阻發(fā)熱（所以鍋本身也是負(fù)載），產(chǎn)生熱量。假如：當(dāng)內(nèi)部初級發(fā)熱盤有交變電壓輸出，若次級及負(fù)載（鍋）不存在，則輸出功率將 非常低。當(dāng)然在實際電路中，我們必須要很快的檢測到此功率的變化，并將輸出到發(fā)熱線圈盤的交變電流關(guān)斷。由于非導(dǎo)磁性材料不能有效匯聚磁

12、力線，幾乎不能形成渦流（就像一個普通變壓器如果沒有硅鋼片鐵心，而只有兩個繞組是不能有效傳送能量的），所以基本上 不加熱；另外，導(dǎo)電能力特別差的磁性材料由于其電阻率太高，產(chǎn)生的渦流電流也很小，也不能很好產(chǎn)生熱量。所以：電磁爐使用的鍋體材料是導(dǎo)電性能相對較好， 鐵磁性材料的金屬或者合金以及它們的復(fù)合體。一般采用的鍋有：鑄鐵鍋，生鐵鍋，不銹鐵鍋。純不銹鐵鍋材料由于其導(dǎo)磁性能非常低，所以在電磁爐上并不能正常 工作。電磁爐是采用磁場感應(yīng)渦流加熱原理，它利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁場內(nèi)之磁力通過含鐵質(zhì)鍋底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)之小渦流，使鍋體本身自行高速發(fā) 熱，然后再加熱于鍋內(nèi)食物。電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波

13、，完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收，不會泄漏，對人體健康絕對無危害。適用的鍋類容器1、鐵系（琺瑯、鑄鍋、不銹鐵）鍋，不銹鋼鍋注:復(fù)合底鍋必須是電磁爐專用。2、底部直徑12CM以下，根據(jù)不同的功能使用，如煎炒烤炸類要離空1CM為最佳蒸煮類平底為最佳。不適用的鍋類容器：1、鋁、銅為材料之容器、鍋。2、容器底部直徑不超過12CM者。3、容器底部凸凹高度大于2CM者。4、不銹鋼雙層復(fù)合底鍋（非電磁爐專用）。如何安全使用電磁爐一、使用之前注意：1、應(yīng)使用質(zhì)量好的插座，插座接觸不良會導(dǎo)致燒機或電磁爐無法正常工作。2、在插頭電線損壞電線或電源插頭未牢固地插入插座時，切勿使用電磁爐。3、切勿彎曲

14、、捆扎電線或?qū)ζ涫┝^度，這會引起損壞。4、切勿使任何障礙物附在本機插頭或電源插座上。5、切勿將插頭插入己插有幾個其它電器裝置的插座，電流不得超出插座的極限(本裝置的使用電流約為10A)。6、切勿在可能受潮或靠近火焰的地方使用電磁爐。7、電磁爐在放置了一段時間后，若重新使用電磁爐，請先通電10分鐘，使電磁爐內(nèi)部電子元件穩(wěn)定后，再開機進(jìn)行功能操作。二、使用時注意：1、切勿放置在不平穩(wěn)的平面上。2、切勿阻塞吸氣口或排氣口、避免爐內(nèi)超溫。3、切勿在兒童可觸及電磁爐、或兒童能自行使用的地方使用電磁爐。4、切勿對空鍋加熱或加熱過度。5、切勿將諸如刀、叉、勺子、鍋蓋與鋁箔等金屬物品放置在頂板上，因為它們會

15、受熱。6、切勿在盛放鍋具的狀態(tài)下搬運電磁爐。7、切勿在四周空間不足的地方使用電磁爐、應(yīng)使電磁爐的前部與左右兩側(cè)保持干凈。8、切勿使用金屬絲和異物進(jìn)入吸氣或排氣口的縫隙內(nèi)。9、切勿使物品跌落在頂板上。如表面出現(xiàn)裂紋，應(yīng)立即關(guān)掉電源，拔出插頭并送往修理。三、使用之后注意：1、炒菜鍋在使用后不要置于爐面上，避免下次使用時難以啟動。2、烹調(diào)結(jié)束，鍋具產(chǎn)生的高溫?zé)崃繒鲗?dǎo)至電磁爐頂板，切勿立即觸摸該頂板。3、切勿用拉扯電線的方法拔出插頭。4、在確認(rèn)不用電磁爐時，切勿使電源線續(xù)處于接通狀態(tài)。電磁爐的保養(yǎng)A電源要求（1）使用電磁爐必須使用各項技術(shù)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)帶地線的三孔插座（最好選用有CCC標(biāo)志的產(chǎn)品），絕

16、對不可自行換用沒有地線的兩孔插座，因為兩孔插座插頭插上后易松動、不牢固且不符和國家標(biāo)準(zhǔn)，這樣易產(chǎn)生瞬時打火，電流增大，較危險。（2）插座不要位于電磁爐的正上方，防止熱量上升燒燙電源。（3）若有易使電流發(fā)生驟變且較為頻繁的電器，如電焊機、沖擊鉆、電錘等或其它高功率用電器，如冰箱、洗衣機、熱水器等與電磁爐同時使用，則較易損壞電磁 爐，應(yīng)引起注意，最好使用帶有過流保護(hù)裝置的插線板或選用穩(wěn)定電源。最好不同時使用或盡量不在電磁爐工作的同時開關(guān)其它用電器，以免損壞電磁爐。B電磁爐的散熱電磁爐工作時機體內(nèi)部存有一定的溫度，為使電磁爐發(fā)揮更好的作用，并正常工作，延長其使用壽命，這部分熱量要及時的排放出去，所以

17、盡量使電磁爐放置的位置有利于空氣流通及散熱。C電磁爐的清洗1，擦洗前請先拔掉電源線。2，面板臟時或油污導(dǎo)致變色時，請用去污粉，牙膏或汽車車蠟擦磨，再用毛巾擦干凈。機體和控制面板臟時以柔軟的濕抹布擦拭，不易擦拭的油污，可用中性洗潔劑擦拭后，再用柔軟的濕抹布擦拭至不留殘渣。3，且勿直接用水沖洗或浸入水中刷洗。4，經(jīng)常保持機體的清潔，以免蟑螂，昆蟲等進(jìn)入爐內(nèi)，影響機體失靈。5，吸氣/排氣罩可拆卸用水直接清洗或用棉花棒將灰塵除去，也可用牙刷加少許清潔劑清除。D出現(xiàn)意外情況如果使用電磁爐的過程中發(fā)現(xiàn)不正常停機或報警等異常情況，一定要馬上停止使用，及時與廠家維修部進(jìn)行聯(lián)系和咨詢，如確定有問題，請專業(yè)維修人

18、員進(jìn)行處理，千萬不可自行拆卸。E電磁爐的收藏在長時間不需使用電磁爐時，首先要擦洗干凈、晾干機體后收藏起來，不要放在潮濕環(huán)境中保存，要放于干燥處且包裝內(nèi)盡量放一些干燥劑和蟑螂藥，避免擠壓，以備再用。 電磁爐的原理與維修，內(nèi)容中以PD16為模板，著重分析了電磁爐的原理，希望大家能夠自己通過原理來分析故障，從而起到舉一反三的目的。第一章電磁爐的工作原理1、電磁爐的工作原理概述當(dāng)電磁爐在正常工作時，電磁爐線盤上的線圈產(chǎn)生的交變磁場在鍋具底部反復(fù)切割變化使鍋具底部產(chǎn)生環(huán)狀電流（渦流），并利用小電阻大電流的短路熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量。2、PD16電磁爐電原理圖3、PD16電磁爐的工作方框圖第二章電磁爐主要部件功能

19、1、陶瓷板：進(jìn)口高級耐熱晶化陶瓷板。2、高壓主基板：構(gòu)成主電流回路。3、低壓主基板：電腦控制功能。4、LED線路板：顯示工作狀態(tài)和傳遞操作指令。5、線盤：將高頻交變電流轉(zhuǎn)換成交變磁場（PAN）。6、風(fēng)扇組件：散熱輔助元件（FAN）。7、IGBT：通過低電流信號、控制大電流的通斷（IGBT）。8、橋式整流塊：將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源（BD101）。9、熱敏電阻件：將熱量信號傳遞到控制電路。10、熱開關(guān)組件：感應(yīng)IGBT工作溫度，從而保護(hù)IGBT由于過熱損壞。第三章電磁爐集成塊功能1、C80C49-143A：中央處理器集成快（Ic1）。2、SN7407N：高壓輸出緩沖器/驅(qū)動器（Ic2）。3、HD

20、74LS145：四十線譯碼器/驅(qū)動器（Ic4）。4、LM339：低功耗、低失調(diào)電壓比較器（Ic5、IC6）。5、TA8316S：驅(qū)動器（Ic3）。第四章電磁爐的工作原理（PD16）電 磁爐220v工頻交流由ACIN插口接入，通過保險絲F101防止內(nèi)部電路的過載及短路。VA為并聯(lián)壓敏電路，防止外部供電電壓過高，往往為燒毀自身來 保護(hù)后級電路的安全。C101為濾波電容，容量為2UF。C101后級為大功率橋式整流塊，可將前級的220v工頻交流電整流為脈動直流電，脈動直流電通 過扼流圈和C102的平滑濾波，將相對平穩(wěn)的直流電供向下級PAN電磁線盤，PAN線盤與C103振蕩電容組成LC振蕩電路，從而在線

21、盤上產(chǎn)生交變磁 場。PAN電磁線盤的后級為T102電流取樣變壓器，通過T102次級將電流信號傳遞給電壓比較器LM339進(jìn)行檢測。T102的后級為高壓保護(hù)二極 D，作用為保護(hù)IGBT，防止反向高壓擊穿IGBT。IGBT的控制極由驅(qū)動器TA8316S驅(qū)動，TA8316S輸出14KHz頻率的脈沖，根據(jù) TA8316S輸出的脈寬來調(diào)整IGBT通斷時間的長短，從而達(dá)到調(diào)整功率的要求。LM339為電壓比較器，PD16使用兩塊LM339：一塊為 IC5，主要功能為鍋具檢測、溫度檢測；另一塊為IC6，主要功能為電流檢測，電壓檢測。IC5、IC6兩個LM339比較器都將檢測信號反饋到 TA8316S驅(qū)動器上，從

22、而達(dá)到調(diào)整功率的要求。線盤中間的熱敏利電阻RT通過熱量變化轉(zhuǎn)換為電平變化，然后通過Q601三極管推動將信號傳遞到 TA8316S，從而調(diào)整功率的大小，以達(dá)到調(diào)整鍋具的溫度。IGBT散熱鋁塊上固定有溫度開關(guān)K1，當(dāng)IGBT過熱時，溫度開關(guān)K1的通斷狀態(tài)發(fā)生變 化，從而接通IC1集成塊腳，通過腳電平的高低變化，從而使IC1集成塊腳復(fù)位停機。風(fēng)扇的電源控制由IC4的第腳輸出高電平至三極管Q703， 從而使Q703導(dǎo)通，風(fēng)扇通過12V直流運轉(zhuǎn)?？刂齐娐返碾娫粗饕蒚101變壓器的初級接入，次級輸出連接有三組串聯(lián)穩(wěn)壓電路。一組通過ZD204、 C207、R204、Q203形成+5V電壓，主要供給集成塊IC1供電；一組通過ZD201、C203、R203、Q201形成+24V電壓，主要供給 集成IC3供電。另一組通過ZD203、C205、R203、Q202、R202形成+12V、+10V電源，+12V電源主要供給風(fēng)扇，+10V主要供 給IC6、Q301、ICS、Q602、Q601、Q501供電。第五章故障分析及維修方法現(xiàn)象1、開機燒保險。首先將電磁線盤的接線腳斷開換上保險管，測量電容C102兩端電壓，一般橋式整流的直流輸出電壓為220V-300V，如無電壓或繼續(xù)燒保險，判斷為橋式