作者：杨舟成
出版社：人民邮电出版社
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电磁炉维修精要与实例详解试读：
第1章 电磁炉的工作原理、特点及使用常识
电磁炉又称电磁灶，是一种利用电磁场感应产生涡流并发热，继而对食物进行加热的新兴厨房电器产品。
电磁炉最早出现在德国，早期的电磁炉由于没有大功率的开关控制元件，所以工作频率很低，主电路和控制电路也很简单，它采用工频，也就是未经转换的工业电源，直接加在线圈上产生工频交变电磁场，将能量传递给加热炉，使加热炉和炉内的介质因电磁的变化产生涡流并发热，用来熔化矿石、提炼稀有金属。当时的电磁炉很大很笨重，工作效率也很低。当大功率电子管出现后，开始有了频率较高的中频和高频感应炉，用于金属的冶炼、热处理和表面处理，给现代的工业生产带来了极大的便利。
20世纪50～60年代，随着电子技术的发展和新器件的出现，电磁技术才开始步入民用领域，进入了家庭的厨房。后来，世界上不少国家陆续设计出很多功率较小、适合于民用的、用于加热食物的高频感应炉，即现在所称的电磁炉或电磁灶。由于那时所设计的电路非常复杂，加之受当时功率元器件的制造技术水平较低的限制，电磁炉的性能及工作的可靠性较低，而价格却相当高，因此电磁炉在很长一段时间内没有得到普及。到了20世纪80年代，电磁炉从日本流入国内市场，在国人的头脑中初步形成电磁炉的概念。20世纪90年代初，国内有了电磁炉生产厂家，并掀起一股猛烈的电磁炉热潮，电磁炉以新的形象一度成为万众瞩目的厨卫用品，特别是其轻巧、环保、节能、快捷和多面手的特点，使其成为厨卫的新宠。只是由于当时宣传的力度不够，价格也较高，导致推广的工作困难重重，再加上由于元器件质量不过关，整机质量无法保障，电磁炉很快就被市场淘汰了。从20世纪90年代后期开始，性能优异的大功率半导体功率器件的制造水平得到了极大的提高，出现了多种大功率、小体积、耐高压、大电流的电力电子器件，给电磁炉的普及和推广带来了生机。特别是到了2002年，大规模的电磁炉生产初露端倪，根据统计，截至2002年年底，全国就有近150家企业在生产电磁炉，但当时的电磁炉开箱合格率仅为90％～95％，而且电磁炉的款式少、功率小、产品单一。后来，因单片机控制技术的日臻完善、成熟，并在电磁炉上得到大量应用，使得电磁炉的工作可靠性大大提高，电磁炉的许多智能功能也得以实现，同时价格却大幅下降，价廉物美的电磁炉产品如雨后春笋般涌现出来，并得到广大消费者的喜爱。尤其是现阶段在燃气价格不断上涨的情况下，因电磁炉经济实惠，使用上清洁方便，电磁炉的市场销量节节攀升。
通过上面的介绍，读者对电磁炉的概念有了一定的了解。那么，电磁炉究竟是怎么对食物进行加热的呢？它又有哪些特别的优点呢？下面，本章就针对这两个问题分别进行介绍。
1.1 电磁炉的加热原理和特点
1.1.1 加热原理
日常生活中经常见到、用到的家用电器如电风扇、洗衣机及彩色电视机等，它们在通电工作一段时间后，外壳上会有热量散出，这是为什么呢？原来，上述家用电器都用到了电磁线圈，即我们平常所说的漆包线圈。这些漆包线圈缠绕在形状特别的铁芯上，通过一定的连接方法，从而实现风扇电动机运转、电源变压器变压的功能。那么，电动机、变压器的铁芯并没有与线圈绕组相通，它们又怎么会发热的呢？
以电源变压器为例，其结构简图如图1-1-1所示。由电学基础知识可知，当在变压器线圈中通上交流电后，在线圈中就会产生交变的电磁场。处于线圈中间的铁芯（由一块块绝缘的硅钢片叠合而成），它的每一块硅钢片都会有磁力线穿过，由于产生的是交变磁场，即磁场强度是变化的，故穿过硅钢片的磁力线条数（即磁通量）也是变化的。由楞次图1-1-1 电源变压器结构简图定律可知，在每块硅钢片的内部会产生闭合的涡旋状的感应电流（感应电流方向为某一时刻的电流方向），以阻止磁通量的变化，这一感应电流称作涡电流，通常简称为涡流。涡流在每一块硅钢片中流动，由于电流具有热效应，从而使硅钢片发热，温度升高。金属通过涡流发热，从而将电能转换成热能的现象就称作涡流的热效应。
涡流的热效应对靠线圈绕组工作的电气设备会产生不利影响，它不仅浪费电能，而且涡流发热产生的热量长时间聚集，会加快线圈绕组的绝缘老化，甚至破坏线圈绕组的绝缘，从而导致电气设备因绝缘性能降低而击穿损坏。因此，为了减小涡流，避免涡流对电气设备所造成的不利影响，常见的工频变压器、电动机等的铁芯多采用涂有绝缘漆的或者表面有绝缘介质薄膜的薄硅钢片叠合而成。但一切事物的好与坏都是相对的，涡流的热效应也是如此，人们专门利用涡流的热效应原理，将它应用到加热技术上来，这种加热技术就称作电磁加热技术。电磁炉就是利用电磁加热技术制成的新兴厨房电器。
理论和实验证明，涡流的功率不仅与磁感应强度（B）成正比，而且与交流电频率的平方成正比。正是基于这一理论，目前电磁炉为了达到一定的热交换功率，以满足煎、炒、蒸、煮等烹饪要求，除了安装有能产生高磁感应强度的磁场线圈外，同时还给线圈通以较高频率（15～30kHz）的交流电，通过提高交流电的频率达到提高涡流功率的目的。当给线圈通以高频交流电时，线圈的周围便会产生高频交变的磁场，在高频交变磁场的作用下，铁质锅具的底部便会产生强大的涡流，该强大的涡流使锅具的底部迅速释放出大量的热量，以满足烹饪的要求。
通过对上述电磁炉加热原理的介绍，读者不难明白，电磁炉实质上就是一台高频变压器，加热线圈相当于变压器的初级，锅具相当于是变压器的次级，当初级线圈即加热线圈盘通过高频交变电流时，次级即锅具上便产生感应电流（涡流），该感应电流便通过锅具自身电阻发热，产生热量，达到加热食物的目的。
由于非导磁性材料不能有效会聚磁力线，几乎不能形成涡流，就像普通变压器如果没有硅钢片铁芯，而只有两个绕组是不能传送能量的原理一样，是不能产生足够的热量的。另外，导电能力特别差的磁性材料因其自身电阻率高，产生的涡流电流就小，也不能产生足够的热量。所以，电磁炉所采用的锅具都采用导电性能相对较好的铁磁性材料的金属、合金及它们的复合体。
为了能在加热线圈中形成15～30kHz的高频交流电流，电磁炉中设有频率变换电路（单管高频振荡电路），即220V交流市电经桥式整流器整流、滤波后形成约＋310V的直流电压，送至加热线圈盘，再经过开关振荡管后，变成高频交流电流。为了能使电磁炉根据使用需要而输出不同的功率，电磁炉还设置有功率检测和控制电路，另外还有相关的保护电路。电磁炉的原理框图如图1-1-2所示。图1-1-2 电磁炉原理框图
220V交流市电经过桥式整流器整流，L1、C2组成的滤波电路滤波后，得到约＋310V的直流电压。此直流电压加在加热线圈盘上，经IGBT接到地（即电源的负极）形成回路。当IGBT导通时，＋310V电压给加热线圈盘充电，电能转换成电磁能储存在加热线圈盘中；当IGBT截止时，加热线圈盘给高频谐振电容C3充电，接着C3又向加热线圈盘放电，如此周而复始，由加热线圈盘与电容C3构成的LC并联谐振电路进入谐振状态。由电学基础知识可知，其谐振的频率由加热线圈盘的电感量和电容C3的容量决定，即f＝1/（2πLC）。IGBT在控制电路输出的PWM开关脉冲的驱动下以一定频率同步地导通、截止，使加热线圈中产生15～30kHz的高频交变电流，从而在铁质平底锅具的底部产生强大的涡流，锅具底部迅速发热。改变IGBT导通时间，即改变了发热线圈盘中的储能量的大小，从而改变了涡流的功率，达到控制发热量，即控制输出功率的目的。
1.1.2 电磁炉的特点
电磁炉特殊的工作原理决定了它与其他厨房电器相比具有如下特点。
1．高效节能
电磁炉在正常工作时，其发热线圈因自身损耗而微微发热，但并不向铁质锅具传递热量。发热线圈中因通以高频交流电流，在铁质锅具底部产生强大的涡流，使锅具自身迅速发热，锅具才是真正的发热体。由于锅具自身发热，无中间热量传导损失，因此，电磁炉的热转换效率非常高，在80％以上，高于其他加热方式。
目前，市场上的电磁炉单灶功率为1600～2200W，且以1800W、2000W居多；双灶的总功率近3000W。电磁炉功率较大，热效率高，因此加热相同数量的食物时，电磁炉比其他灶具更为节能。经实际试验，夏季使用1800W的电磁炉烧开一壶2L的水只需8min，耗电量约为0.24kW·h。
2．安全卫生
由于电磁炉采用电磁感应方式加热，因此操作简单方便，加热迅速。目前，电磁炉均采用先进的单片机控制技术，具有多重保护功能，使用安全、可靠。烹饪时无明火，无热辐射，不会产生二次污染物，干净、卫生、环保。有的电磁炉生产厂家还在其最近几年生产的电磁炉中采用了原生态负离子技术，在使用这种电磁炉煮饭的同时，会从电磁炉中产生原生态负离子，使厨房空气中过多的、对人体有害的正离子得到中和，而且还可以消除其他厨具使用过程中产生的油烟和尘埃，还人们一个“健康厨房”，真正达到绿色环保。
3．电脑智能控制，功能全面
由于现在生产的电磁炉全部由功能较为强大的单片机进行控制，因此可以实现许多其他厨房电器无法实现的智能功能，如小功率输出挡位自动进行断续加热、文火煲（熬）功能、火锅功能、自动烧水功能，以及电磁炉台面/元器件温度过高保护功能、防干烧功能、输入电源过/欠压保护功能等。
总之，电磁炉与使用普通明火（液化气灶等）加热方式的灶具相比，具有无明火、不燃烧、不产生有害气体、高效节能、安全环保等优点；与普通电热厨具（电饭煲等）相比，具有高效节能、安全可靠等优点。
1.2 电磁炉使用常识
电磁炉是新型厨房电器，其输出功率比较大。一般情况下，电磁炉的额定输出功率在1600W以上，相当于甚至大于一台壁挂式空调的功率，加之电磁炉自身的特殊结构、工作原理和所用材质的原因，在使用时应当注意以下一些事项。
①现在生产的电磁炉功率较大，其额定输出功率一般在2000W左右，因此其工作电流较大。由电学知识可知，功率为P＝UIcosφ，以功率为2000W的电磁炉为例，以电源电压（220V）为额定标称电压，功率因数cosφ一般取0.8，计算其额定工作电流为：
为了保留有一定的余量，电源插座选用规格为16A的空调插座为宜，电源线规格也要与插座相适应，一般铜芯导线的载流量为6A/22mm，铝芯导线的载流量为4A/mm，因此，选择的铜芯导线截面积22应不小于2.5mm，铝芯导线截面应不小于4mm，而且插头与插座要接触良好，否则如果输入电流不连续，极易损坏电磁炉中的功率器件。另外，建议最好使用铜芯导线。因其与铝质导线相比，一方面，它不易氧化；另一方面，现在市场上所卖的电源插座本身也是铜质材料的，与铜线相合，不容易产生接触不良的现象。
②电磁炉在正常工作时，内部元器件发热量较大，因此应将电磁炉放置在通风干燥的地方，即与墙壁或其他物体应保持10cm以上的距离，以利于其通风散热，保证电磁炉能长期、稳定、可靠地工作。
③因电磁炉是通过电磁感应加热的器具，所以使用时不能将其放置在金属台面、支架上，否则，轻则影响功率正常输出，严重的可能导致电磁炉因负载过重而损坏。
④电磁炉使用的锅具应为导磁性能好的铁质锅具，如铸铁锅、生铁锅、不锈钢锅，并且锅具底部要平整，平整部分的直径不小于12cm。建议使用与原生产厂家配套的电磁炉专用锅具，以获得最佳的加热效果。
⑤电磁炉所用锅具应避免长期干烧，以防止电磁炉炉台表面发黄变色、锅具底部变形，造成电磁炉发生因检测不到锅具而不能正常加热故障。
⑥电磁炉在使用完关机后，因单片机设定有风扇延时关机程序。所以应待内部散热风扇自动停止转动后，再将电源插头拔下，以便让电磁炉内部元器件充分冷却，保护相关元器件不因过热而损坏。另外，电磁炉在关机状态时，只是驱动电路无电压输出，其他电路其实仍然处于通电待机状态。因此，电磁炉在不使用时，最好将电源插头从电源插座内拔出，否则不仅浪费电能，而且时间长了也会影响电子元器件的使用寿命。尤其是早期的电磁炉，其低压直流部分都是通过电源变压器降低电压，再经整流滤波后获得的，电源变压器在长期通电状态下，其线圈会因热量长期聚集而损坏。
⑦电磁炉工作时，锅具的热量会传导到其台面上，拿开锅具后，其台面上仍会有余热，短时间内不能用手触摸，以防烫伤。
第2章 电磁炉电子元器件介绍
电磁炉是目前新兴的功率较大的厨房电器，早期生产的电磁炉的功率一般在1500W左右，现在生产的电磁炉，其单炉灶的功率达到2100～2200W，其耗电量甚至超过一般家用空调器的耗电量，例如一台海尔KFRd-35W/C家用空调器的最大输入功率（带电辅加热）为1550W。因此，电磁炉的工作电流较大，其工作的频率也比一般家用厨房电器的工作频率要高，从而决定了电磁炉与其他家用电器相比，对部分元器件的性能要求也较高，有的元器件也比较特殊。本章主要介绍电磁炉中使用的功能特殊、性能要求高的部分元器件，如IGBT、电源滤波电容及高频谐振电容等。通过本章对有关元器件的介绍，可以让读者对电磁炉的工作原理和电路结构有更进一步的了解。
2.1 功率开关管——IGBT
2.1.1 IGBT介绍
在电磁炉电路中，功率开关管是一个非常重要的功率器件。就像电冰箱中的压缩机是电冰箱的“心脏”一样，可以毫不夸张地说，电磁炉中的功率开关管就是电磁炉的“心脏”。在实际维修过程中，功率开关管的故障率是最高的。由于功率开关管承担着电磁炉整机的功率输出，其性能的优劣及参数选择是否合适直接关系到电磁炉是否能够长期稳定工作。电磁炉正常工作时，功率开关管处于高频率的导通和截止状态。当功率开关管导通时，220V交流市电经桥式整流器整流后获得约＋310V电压，经加热线圈盘、功率开关管的集电极、功率开关管的发射极、电源的负极（地）构成回路，电源以大电流给加热线圈盘充电，将电能转化为加热线圈盘中的电磁能。经过理论计算及实际测试，此时加在功率开关管上的直流电压约为250V，而当功率开关管截止时，加在其集电极与发射极之间的电压超过1100V，流过功率开关管的平均电流大约为10A（根据输出功率不同而不同）。由于电磁炉在正常工作时，功率开关管处于高频率的导通与截止状态，实际流过功率开关管的瞬时电流为20～40A。如此大的工作电流和反峰电压，什么样的开关管才可以稳定、可靠地工作呢？普通的MOS（Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体）场效应晶体管，虽然其所需要的驱动电压比较低，但当其处于高反峰电压、大电流工作状态长期工作时，由于其内部导通电阻比较大，自身发热比较严重，难以长期稳定地工作；而大功率的达林顿管，虽然可以长时间在高电压、大电流状态下工作，但其所需要的驱动电流又比较大。经过研究，人们将场效应晶体管与大功率达林顿晶体管进行有机结合，并将其应用到电磁炉中，作为功率开关管使用。这种功率开关管的内部结构是：将场效应晶体管作为推动管，大功率达林顿管作为输出管，如图2-1-1所示。这样的组合体集两者的优点于一身，既具有场效应晶体管驱动电流小的优点，又有大功率达林顿晶体管饱和电压降小、电流密度大的优点，从而使其能够在高电压、大电流状态下长期安全、可靠地工作，并且还具有极好的开关特性。
从图2-1-1可以看出，电磁炉中的功率开关管实际就是由绝缘栅场效应晶体管和大功率达林顿晶体管复合而成，因此简称为绝缘栅双极晶体管，其英文为Insulated Gate Bipolar Transistor，通常缩写为IGBT。图2-1-2所示为该晶体管的实物图。图2-1-1 内部结构图2-1-2 实物图
目前，IGBT尚无统一的电路符号标准，图2-1-3所示为较为常用的电路符号。图中，G极为栅极，也称为门极，C为集电极，E为发射极。对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，与内部附带阻尼二极管的大功率三极管的符号相近，二极管的接法也相近，即N型的IGBT，内部附带的快恢复阻尼二极管的负端（阴极）接C极，正端（阳极）接E极；P型的IGBT，内部附带的快恢复阻尼二极管的负端接E极，正端接C极，如图2-1-4所示。一般，IGBT引脚排列顺序与常见的大功率三极管的引脚排列顺序一致，即型号标注的一面朝外，引脚向下，从左至右依次为栅极（G）、集电极（C）、发射极（E）。电磁炉中使用的IGBT多为N型。除特别说明外，本书中所讲IGBT均指N型IGBT。图2-1-3 常用电路符号图2-1-4 内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT
2.1.2 IGBT好坏的检测
大功率IGBT好坏的判断方法与场效应晶体管好坏的判断方法相同，可以用指针式万用表的10kΩ挡检测，也可以用数字万用表的二极管挡位测量PN结的正向压降判断其好坏。在检测IGBT之前，应先将其3只引脚进行短路放电，以免影响检测的准确度。具体测量方法如下。
采用指针式万用表测量时，用指针式万用表的两支表笔分别检测G、C两极和G、E两极间的电阻，对于正常的IGBT，上述所测电阻值均应为无穷大。接着用指针式万用表的红表笔接IGBT的C极，黑表笔接E极，对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，所测得的电阻值为3～5kΩ（因万用表的型号不同，所显示的数值也会不同），若所测得的电阻值为无穷大，则说明该IGBT的内部未附带快恢复阻尼二极管。此时可将万用表的红、黑表笔对调进行测量，即红表笔接IGBT的E极，黑表笔接IGBT的C极，所测得的电阻值也应该为无穷大。如果符合上述条件，说明所测的IGBT是好的。
采用数字万用表测量IGBT时，与采用指针式万用表测量的方法相同，即将黑表笔接IGBT的C极，红表笔接其E极，若内部附带快恢复阻尼二极管，其正向压降约为0.4V，其他各引脚之间所测得的电阻值均应为无穷大。符合上述测量结果的IGBT一般可以认为是好的。
综上所述，对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，除C、E极之间为单向导通外，其余各引脚之间的电阻值均应为无穷大。如果所测得的IGBT的3只引脚之间的电阻值均很小，说明该IGBT已击穿损坏。实际维修中发现，电磁炉中的IGBT多数是因为有关保护电路失效，导致其因为过流或者过压而击穿性损坏。
2.1.3 IGBT放大能力的大致判断
和场效应晶体管一样，由于IGBT的G极内部电极间存在电容，能够储存一定量的电荷，因此，在检测IGBT的放大能力之前，应先将IGBT的3个引脚进行短路放电，以免引起误判。由于数字万用表的内部工作电流较小、工作电压较低，达不到IGBT所需要的触发电流和电压，因此，判断IGBT的放大能力时要采用指针式万用表进行测量。具体测量方法如下。
将指针式万用表拨在电阻挡，红表笔接IGBT的发射极（E极），黑表笔接集电极（C极），此时万用表的指针应不偏转，即所显示的电阻值为无穷大。然后，用万用表的黑表笔触碰一下栅极（G极）后，再将黑表笔接IGBT的C极，此时万用表的指针应发生一定角度的偏转，即IGBT的C、E极之间的电阻值由无穷大减小到某一固定数值。上述现象说明，IGBT具有一定的放大能力，并且万用表的指针所指示的数值越小，说明IGBT的导通电压降越低，其放大能力也就越强。
另外，采用指针式万用表测量IGBT的放大能力时，将指针式万用表的红表笔接IGBT的发射极（E极），黑表笔接集电极（C极），用手指同时碰触一下G、C极，所出现的现象与上述现象相近，即集电极与发射极之间的电阻值由开始的无穷大变为一定数值。
2.1.4 IGBT的常见型号及其含义
由于IGBT能够工作在高电压、大电流状态，因此在很多领域均有应用，例如，在UPS、变频空调器、直流亚弧电焊机等大功率电器中，通常采用IGBT作为该类电器的开关电源中的开关管或者功率输出管。目前用在电磁炉中的IGBT主要由以下几家国外公司生产：FAIRCHILD（美国仙童公司）、INFINEON（德国英飞凌公司）及TOSHIBA（日本东芝公司）。各公司对所生产的IGBT的命名方式各不相同，但大致都有以下规律：字母表示该晶体管的生产公司名称；前面的数字表示IGBT的最大额定工作电流，后面的数字表示IGBT的最高额定工作耐压；晶体管类型后面带字母D表示内附快恢复阻尼二极管（但有的IGBT型号后面未带字母D，实际内部也附带阻尼二极管，因此要注意区分，最好用万用表检测，以防误判）。例如，SGW25N120表示该IGBT由西门子公司生产，其最大额定工作电流为25A，最高工作额定耐压为1200V。电磁炉中经常用到的IGBT的参数见表2-1-1。表2-1-1 电磁炉中经常用到的IGBT的参数
目前，电磁炉中最常见到的IGBT有FGA25N120、SGW20N120、H20R120等型号。
IGBT的技术参数比较多，它包括集电极-发射极击穿电压（V）、最大耗散功率（P）、最大集电极直流电流（I）、CESdmaxcmax发射极接地时的最大输入电导（G）、栅极-发射极阈值电压fmax（V）及栅极-发射极最大泄漏电流（I）等。但在实际维修中，gethges只需要知道IGBT的集电极-发射极击穿电压、最大集电极直流电流及内部是否附带有快恢复阻尼二极管。
2.1.5 IGBT的代换原则
由于IGBT工作在大电流、高电压状态，且其工作频率也较高，工作时自身发热量很大，因此IGBT的损坏概率较高，约占电磁炉故障的80％。另外，由于目前国内电磁炉生产厂家众多，各厂家电磁炉中使用的IGBT型号、质量也不尽相同。很多电磁炉生产厂家从生产成本以及其他原因考虑，不仅所使用的IGBT质量较差，甚至有意将IGBT的型号磨掉，给维修代换带来一定麻烦。加之IGBT的价格相对较高，在实际维修中必须考虑IGBT的代换问题。根据维修经验，代换IGBT时，应当遵循以下几点原则。
①有条件的，尽量用原型号的来代换，这样比较省心，不用考虑参数问题，同时又便于固定、安装。
②对于没有相同型号IGBT的代换，可以用主要参数相近的IGBT来代替，但一般是用额定工作电流较大的IGBT代换额定工作电流较小的IGBT，用高耐压的IGBT代换低耐压的IGBT，即IGBT的主要参数宜大不宜小，这样，电磁炉的安全系数便会相应高一些，故障率也就会相应低一些。
③对于被磨掉型号的IGBT的代换，可以根据电磁炉额定功率原则来代换。例如，电磁炉功率在2000W以下的，即其平均额定工作电流小于10A，可以选用最大工作电流为20A或者25A的IGBT代换，如H20R120、FGA25N120等；对于功率大于或者等于2000W的电磁炉，即其平均额定工作电流大于10A时，应选用最大电流为40A的IGBT代换，例如GT40N431等，另外还可以用两只IGBT并联使用。
另外，代换IGBT时，一定要分清其内部是否附带快恢复阻尼二极管。对于内部附带有快恢复阻尼二极管的IGBT，最好也要用内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT来代换，以便于安装。如果一时找不到内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT，可以在其C、E极间并联一只快恢复二极管，常用的快恢复二极管的型号有BY459、S5J53等。另外，在并联快恢复二极管时，一定要注意二极管的阴极接IGBT的C极，二极管的阳极接IGBT的E极；同时，安装时要考虑管子的散热问题。
说明：在实际维修工作中，判断IGBT好坏的方法很简单。对于在集电极和发射极之间并联有快恢复阻尼二极管的IGBT，除了其发射极和集电极之间单向导通外，其他各引脚之间都应互不相通，否则IGBT必坏无疑。对于内部不附带快恢复阻尼二极管的IGBT，只要有任意两个引脚之间相通，则该IGBT肯定是坏的；而3个引脚之间都互不相通，一般可以认为是好的，因为根据实际维修经验，IGBT的3个引脚之间都出现开路的情况是很少见的。
2.2 整流器件——桥式整流器
为了满足煎、煮、炸、煲等不同的烹饪要求，电磁炉生产厂家普遍将电磁炉的功率调节范围设定得比较宽，一般分为大、中、小三个挡位，有的品牌电磁炉还设有文火等功能。电磁炉的工作电流可以在小功率挡位的2A至大功率挡位的10A。因此，电磁炉中的桥式整流器应满足其输出电流大、抗大电流冲击能力强、能够承受较高的反向峰值电压的特殊要求。
根据电磁炉额定功率的不同，桥式整流器的额定输出电流大小也不同。一般而言，额定功率在2000W以下的电磁炉通常选用额定输出电流为15A的桥式整流器，如电磁炉中最常见的桥式整流器D15XB60，该桥式整流器的额定输出电流是15A，额定耐压为600V；额定功率在2000W以上的电磁炉可以选用输出电流为25A左右的桥式整流器，如在大功率电磁炉中最常用到的D25XB80桥式整流器，其额定输出电流为25A，额定耐压为800V。
图2-2-1为电磁炉常用桥式整流器的实物图，图2-2-2为桥式整流器的内部结构图。图2-2-1 电磁炉常用桥式整流器的实物图图2-2-2 桥式整流器的内部结构图
从图2-2-2中可以看出，判断桥式整流器好坏的方法很简单，可以选用指针式万用表，也可以选用数字式万用表。桥式整流器好坏的具体判断方法如下。
选用指针式万用表检测时，一般将指针式万用表拨到R×1kΩ挡位，黑表笔（万用表内部电源的正极）接桥式整流器的“−”极，红表笔分别接中间的两个引脚，指针应指示一定数值，一般显示为3～5kΩ（因选用的万用表的型号不同，所测得的数值不同，但大体上相差不大）；接着，将万用表的红色表笔接桥式整流器的“＋”极，将黑色表笔分别接桥式整流器中间的两只引脚，万用表的指针也应指示一定的数值。然后，将万用表的红色表笔接桥式整流器的“−”极，黑色表笔分别接中间的两只引脚，此时万用表所指示的数值应为无穷大；接着，将万用表的黑色表笔接桥式整流器的“＋”极，红色表笔分别接桥式整流器中间的两只引脚，万用表所显示的数值也应为无穷大。如果所测得数值与上述相同，则可以证明所测的桥式整流器是好的。如果桥式整流器内部的4个整流二极管的正向导通电阻值不一致，甚至相差很大，则说明该桥式整流器性能差，一般需要将其换新，否则会出现电磁炉输出功率降低，加热效果差的现象。如果桥式整流器内部4个整流二极管反向电阻值不为无穷大，则该桥式整流器也不可用，否则容易损坏IGBT。
用数字万用表测量桥式整流器时，将万用表的挡位拨至二极管测量挡位，测量方法与采用指针式万用表测量的方法相同。只是由于数字万用表的红色表笔所接的是万用表内部的电源的正极，因此，用数字万用表检测桥式整流器的好坏时，表笔的接法与指针式万用表表笔的接法相反。正常的桥式整流器，其内部的每只二极管的数值均应相同或者相近，正常读数一般在0.4～0.6V。对于额定输出电流大的桥式整流器，其正向导通电压降读数相对较小一些，而额定输出电流较小的，其正向导通电压降则相对较高一些；在“＋”、“−”之间的正向导通电压降一般为0.9V左右；桥式整流器内部4只二极管的反向数值读数均应该为无穷大。
桥式整流器的代换比较简单，有相同型号的用相同型号的桥式整流器代换即可；如果没有相同型号的桥式整流器，只要按照就高不就低的原则，即待换的桥式整流器的额定输出电流、额定耐压都比原来的桥式整流器的额定电流大、额定耐压高即可。
2.3 电磁炉中的常用集成电路
由于电磁炉的工作控制环节比较多、单元电路较多，同时保护电路也比较全面，而这些功能都是基于通过对相关电压变化、比较来实现的，因此，几乎所有电磁炉都要用到电压比较器（有的品牌如乐邦等较新型号电磁炉中的同步电路、各种比较保护电路均是与单片机封装成一体的）。电磁炉常用到的电压比较集成电路有内含四电压比较器LM339和双电压比较器LM393。另外，电磁炉中的锅具检测电路、过电流保护电路等功能，基本都是通过检测某一点电位的微小变化，然后经运算放大器放大后来实现的，因此，电磁炉还经常用到运算放大器。电磁炉常用到的集成运算放大器有内含四运算放大器LM324及双运算放大器LM358等。
另外，在早期的一部分电磁炉中，其IGBT驱动电路采用集成电路式驱动电路，该驱动集成电路最常用的是日本东芝公司生产的专用集成电路TA8316。在近几年生产的较新款的电磁炉中，操作面板显示项目较多，内容十分丰富，与之对应的控制端口也较多，而电磁炉中选用的单片机的端口却又非常有限，因此，为了控制显示电路，又引入了移位寄存器来扩展控制端口。HEF164或者74HC164等是电磁炉中最常用到的单向移位寄存器。由于近年来铜材料的价格不断上涨，为了节约整机生产成本，同时为了缩小电磁炉整机的体积，目前电磁炉大多数均采用集成电路式开关电源电路，开关电源用集成电路通常也称开机芯片。常用的开关电源集成电路芯片有VIPer12A、FSD200、THX202H及TH201H等。
在电磁炉的直流低压电源电路中，还常用到小体积的＋5V稳压电源集成电路78L05，以及基准稳压集成电路TL431等。
本节将分别对上述几类集成电路的内部结构及其工作性能作简单介绍。
2.3.1 四电压比较器——LM339
LM339是四电压比较器集成电路，该集成电路的特点如下：工作电源电压范围宽，而且单电源、双电源均可以工作，单电源电压为2～36V，双电源电压为±1～18V；消耗电流小，I＝0.8mA；其输出cc可以与TTL、DTL、MOS及CMOS等兼容；输出可以用开路集电极连接“或”门。
LM339是电磁炉中最常用到的集成电路，目前所有的电磁炉基本上都要用到该集成电路。LM339内部含有4个相同的、独立的电压比较器，其封装形式有两种：双列直插式DIP-14封装和贴片式SOP-14封装，分别见图2-3-1和图2-3-2。图2-3-1 双列直插式LM339实物图图2-3-2 贴片式LM339实物图
该集成电路的内部框图见图2-3-3，其中，⑤、④、②脚是一组，通常称UA；⑥、⑦、①脚是一组，通常称UB；⑧、⑨、脚是一组，通常称UC；、、脚是一组，通常称UD。其中，“＋”表示电压比较器的同相输入端，“−”表示电压比较器的反相输入端。图2-3-3 LM339内部框图
该电压比较器的特点是：只要电压比较器的两相输入端之差达到10mV左右，其输出状态就会发生翻转。当同相输入端的电压高于反相输入端的电压时，比较器输出端的内部处于开路状态（相当于与外围电路断开），对所控制的其他信号、电路没有影响。此时，如果需要得到高电平电压信号，只要在输出端接一只适当电阻值的电阻即可（该电阻通常称为上拉电阻），并且高电平幅值的大小仅取决于该电阻的接法及其对地分压电阻的大小。当同相输入端的电压低于反相输入端的电压时，比较器输出端呈低电平，即相当于对地（电源负极）短路，将控制信号拉低，使控制信号对地短接。
判断LM339好坏的方法：由于LM339的内部为4个电压独立的电压比较器，4个电压比较器与电源都是并联的接法。因此测量时，将万用表的一只表笔接集成电路的电源正极，另一只表笔分别接在4个电压比较器的各个输入、输出引脚上，此时同相端、反相端和输出端所显示的数值应分别相同。然后再将万用表的表笔接集成电路的电源负极，用相同的方法进行测量，通过对各相应数值的比较，一般可判断出好坏。
在路测量判断LM339的好坏时，可按组分别测量各引脚电位电压及输出情况，根据输出电压情况判断是否符合比较器的逻辑性能，以此判断好坏。在路测量时，如果发现输出电压不符合比较器的逻辑，即电压输出不正常时，还要首先判断外围元器件是否正常，然后才能判断集成电路的好坏。如果排除了外围元器件不正常的情况，则基本上可以判断LM339损坏。
2.3.2 双电压比较器——LM393
LM393是一种低功率、低偏置、高精度的双电压比较器，其偏置电压可低至2mV，工作电源电压范围较宽，且单、双电源均可工作。单电源电压为2～36V，双电源电压为±1～18V。其输出可以与TTL、DTL、MOS及CMOS等兼容，输出可以用开路集电极连接“或”门。
该集成电路有双列直插式塑料封装（DIP8）和微型贴片式封装（SOP8）两种形式。
LM393集成电路的实物图和内部框图分别见图2-3-4和图2-3-5。图2-3-4 LM393实物图图2-3-5 LM393内部框图
LM393集成电路功能、工作原理及好坏判断的方法与LM339相似，在此不再多述。
2.3.3 四运算放大器——LM324
LM324是四运算放大器集成电路，可以用在收录机、音响系统中作音调控制电路，也可广泛用于通信、仪器仪表以及其他电器电路中。其内部包含有4个独立的运算放大器及运算补偿电路，工作电压范围较宽，而且既可以用单电源，也可以用双电源，一般单电源电压为3～30V，双电源电压为±1.5～15V。输出电压范围较宽，为0～（Vcc−1.5V）；静态电流较小，I＝0.6mA（R＝∞）。ccL
LM324的封装形式有两种：双列直插式DIP-14封装和贴片式SOP-14封装，分别见图2-3-6和图2-3-7。图2-3-6 双列直插式LM324实物图图2-3-7 贴片式LM324实物图
LM324通常用在锅具检测电路以放大信号，或用于直流稳压电源电路中。该集成电路的内部结构框图见图2-3-8，其中，③、②、①脚是一组，通常称为UA；⑤、⑥、⑦脚是一组，通常称为UB；⑧、⑨、脚是一组，通常称为UC；、、脚是一组，通常称为UD。图2-3-8 LM324内部框图
判断LM324好坏的方法与判断LM339好坏的方法相似，在此亦不再赘述。
2.3.4 双运算放大器——LM358
双运算放大器LM358通常作为锅具检测电路的信号放大器件，以及电流反馈器件，而且一般都是用在无电流互感器的电磁炉电路中。该集成电路的封装形式也分为双列直插式和贴片式两种。在尚朋堂电磁炉中，经常用到贴片式封装的LM358，用来进行锅具检测和启动电压信号缓冲放大。
LM358的实物图及内部结构框图分别见图2-3-9和图2-3-10。图2-3-9 LM358实物图图2-3-10 LM358内部框图
判断LM358好坏的方法也和判断LM324的方法相同，在此不再赘述。
2.3.5 驱动集成电路——TA8316
TA8316是日本东芝公司生产的一款IGBT驱动集成电路。该集成电路外围电路元器件较少，工作稳定可靠。TA8316为7脚单列直插式封装，①脚为信号输入端，②脚为电源端，③脚为电源保护端，④脚为接地端（电源负极），⑤脚和⑥脚为驱动输出端，⑦脚为驱动信号反馈保护端。TA8316又分为TA8316S和TA8316AS两种型号，它们的内部电路结构框图分别如图2-3-11（a）和图2-3-11（b）所示。图2-3-12是TA8316AS的实物图。图2-3-11 TA8316内部框图图2-3-12 TA8316AS实物图
从图2-3-11中可以看出，两种型号的集成电路内部结构略有差别。TA8316S的③脚为电源过压保护端口，该端口②脚电源端通过一只390Ω的电阻相连接。当外部电源电压过高时，③脚输出为低电平，从而将电源通过390Ω电阻短路到地，达到保护集成电路不因电源电压过高而损坏的目的。在实际使用时，该集成电路的②脚和③脚之间的电阻可以不接。TA8316S和TA8316AS两种集成电路可以直接互换使用。
表2-3-1是用MF47万用表的R×1kΩ挡测量两种集成电路所获得的开路电阻参数。表2-3-1 两种集成电路开路电阻参数
根据维修经验，如果TA8316损坏，则在⑤、⑥、⑦脚之中，至少有一只引脚与其④脚之间的电阻值接近0Ω。
图2-3-13是TA8316S集成电路的典型应用电路。图2-3-13 TA8316S典型应用电路
目前电磁炉中已很少采用集成电路式驱动电路，而通常采用最常见的A1015、C1815和S8050、S8550等中功率三极管组成的互补输出电路。
2.3.6 移位寄存器——HEF164
现在生产的电磁炉功率越来越大，且需要显示的内容也越来越多，但电磁炉中所采用的单片机的输出接口又非常有限，因此，为了解决上述矛盾，不少电磁炉生产厂家纷纷将移位寄存器应用到电磁炉的控制显示面板上。
HEF164是电磁炉中最常用的移位寄存器。HEF164是8位串行输入/并行输出的单向移位寄存器。该集成电路的封装形式有双列14脚直插式封装和贴片式封装两种，一般电磁炉采用双列直插式封装形式。另外，移位寄存器CD74HC164EX的引脚及功能与HEF164完全一致，其实物外形如图2-3-14所示。图2-3-14 CD74HC164EX实物图
该集成电路的各引脚功能如下：①、②脚（A、B）为串行信号的输入端口，③、④、⑤、⑥、、、、脚分别为a、b、c、d、e、f、g七段数码信号及点号输出端口，⑦脚接电源的负极，脚接电源正极，⑧脚为时钟端（CLK），⑨脚为清零端（CLR）。
在电磁炉中，HEF164通常采用＋5V电源供电，其损坏的概率很小。如果电磁炉的控制面板上出现指示灯全亮、全灭，或者出现指示灯乱闪、缺笔画等现象时，可能是该集成电路出了故障，也可能是信号引线松脱、折断或者是单片机的输出接口故障。如果该集成电路出现短路故障，使＋5V电源不正常，可能造成电磁炉通电无反应的故障，但出现该故障的概率很小。在实际维修中曾偶尔遇到过这样的故障。
当怀疑HEF164发生故障时，一般可以用代换法来判断。
2.3.7 开关电源集成电路——VIPer12A、FSD200、THX201、THX202H
为了减小体积，降低电磁炉的生产成本，目前电磁炉中的直流电源大多数都采用体积轻巧、价格低廉的集成电路式开关电源。
电磁炉经常用到的开关电源集成电路有VIPer12A、FSD200、THX201、THX202H等，本节就对这几种开关集成电路的性能、特点及在电磁炉中的典型应用电路作简单介绍。
1．VIPer12A
VIPer12A是ST公司生产的新型中小功率单片智能电源集成电路，内含脉宽调制控制器电路，过流、过压、过热保护电路以及耐高电压的MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effective Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）功率开关管。用它组成的开关电图2-3-15 VIPer12A实物图源具有市电输入电压范围宽、转换效率高以及外围元器件少等优点。
该集成电路为8脚双列直插式封装，其实物见图2-3-15。
图2-3-16是尚朋堂SR-CH2008W电磁炉的直流电路原理图（电脑小板），该电路即采用了VIPer12A。图2-3-16 尚朋堂SR-CH2008W直流电路图
2．FSD200
FSD200是美国仙童半导体公司（FAIRCHILD SEMICONDUCTOR）生产的小功率开关电源芯片。该集成电源芯片通常应用在手机充电器、MP3充电器中，以及作为电脑、监视器等的辅助电源。FSD200采用7脚直插式封装，其实物如图2-3-17所示；图2-3-18为该集成电路的内部原理框图。FSD200的各引脚功能分别是：①、②、③脚（GND）接电源的负极（地）；④脚（Vfb）为内部脉宽调制电压比较器图2-3-17 FSD200实物图的反相输入端，该端的正常工作电压一般在0.5～2.5V。⑤脚（V）为集成电路cc的电源正极；⑦脚（Dra）为集成电路内部的场效应晶体管的漏极，该脚通过开关电源变压器接至＋300V电源；⑧脚（Vstr）为启动引脚，直接接＋300V电源。图2-3-18 FSD200内部框图
图2-3-19为奔腾PC19N-C电磁炉低压电源电路原理图，该电路即采用FSD200。图2-3-19 奔腾PC19N-C电磁炉低压电源电路原理图
3．THX201
THX201是开关电源控制器集成电路，它采用双极工艺制造，具有防过载、防饱和功能。该集成电路能满足更高绿色环保标准的开关电源的要求，广泛适用于需要经济型开关电源的设备，如电磁炉、DVD、机顶盒、传真机、打印机、LCD显示器等。图2-3-20 集成电路THX201实物
THX201采用8脚双列直插式封装，图其实物图如图2-3-20所示。图2-3-21是该集成电路的内部结构框图。图2-3-21 THX201内部结构框图
THX201的各引脚功能分别是：①脚（CT）是振荡器C的输入端；②脚（VR）是2.5V基准参考电压输出端；③脚（FB）是反馈端；④脚（GND）是电源的地端（负极）；⑤脚（IS）是功率晶体管的电流输入端；⑥脚（OE）是功率晶体管的发射极驱动输出端，也是启动电流的输入端；⑦脚（OB）是功率晶体管的基极驱动输出端，又是启动电流的控制端；⑧脚（VCC）是电源的正端（正极）。
THX201的工作原理如下。
接通电源后，THX201首先进入启动阶段。在此阶段，②脚VR无2.5V参考电压输出；③脚FB的反馈端的上拉电流源关闭；⑥脚OE由功率晶体管输入启动电流到⑧脚VCC端；⑦脚OB控制功率晶体管的基极电流，限制功率晶体管的集电极电流（即THX201启动接受电流），从而保证功率晶体管的安全；当⑧脚VCC端电压上升到8.8V时，启动阶段结束，THX201进入正常工作阶段。
在正常工作阶段，THX201的⑧脚VCC端的电压应保持在4.75～9.8V，②脚VR端输出2.5V基准电压；③脚FB端的上拉电流源开启；振荡器OSC1决定最大占空比，输出OSC2脉冲试图触发电源进入开周期及屏蔽功率晶体管开启电流尖峰；若反馈电压小于1.8V（在1.2～1.8V），反馈电压越小，其振荡周期越宽，直到振荡器停振（正是这个特性降低了开关电源的待机功耗）。如果外围的反馈试图使⑧脚VCC端电压大于9.8V，则内部电路反馈到其③脚FB端，从而使VCC端电压稳压在9.8V（利用此特性，可以不采用外围反馈电路，由内电路稳定输出电压，但稳压精度较低）。在开周期，⑦脚OB为功率管提供基极电流，⑥脚OE下拉功率管的发射极到⑤脚IS，而且OB采用斜坡电流驱动（指OB开电流是IS端电压的函数，当IS为0V时，OB开电流约为40mA，然后OB开电流随IS端电压线性增加；当IS端电压增加到0.6V时，OB开电流约为120mA。此特性有效地利用了OB的输出电流，降低了THX201的功耗），如果IS端检测到FB指定电流，则进入关周期。在关周期时，⑦脚OB下拉，功率管不会立即关断，⑥脚OE被钳位在1.5V（功率晶体管关断后基极反向偏置，提高了功率晶体管的耐压值）；在开或者关周期，如果检测到功率管超过上限电流值，则上限电流触发器优先置位，从而强制③脚FB端电压下降，使得占空比变小，从而保护功率晶体管和电源变压器。在下一个关周期开始沿，或者FB端电压小于1.8V时，上限电流触发器复位。另外，THX201内置有热保护，在内部温度高于140℃后，调宽振荡器的周期，使THX201的内部温度不超过150℃。同时，内置的斜坡补偿电路使THX201在大占空比或者连续电流模式时使其能稳定开/关周期。
⑧脚VCC的电压下降至4.4V左右时，振荡器自动关闭，OSC1、OSC2为低电平，电源保持在关周期。当VCC继续下降到3.8V左右时，THX201重新进入启动阶段。
图2-3-22为长城IH-18电磁炉低压开关电源电路原理图，该电路即采用了THX201。图2-3-22 长城IH-18电磁炉低压开关电源电路原理图
4．THX202H
THX202H是南京通华芯微电子有限公司生产的高性能电流模式PWM开关电源控制器。该电源控制器可工作于典型的反激式电路拓扑中，构成简洁的AC/DC转换器，是专为高性价比AC/DC转换器设计的，在85～265V的宽电压范围内，可以提供高达5W的连续输出功率。该集成电路内部的启动电路被设计成独特的电流吸入方式，可利用功率开关管本身的放大作用完成启动，从而显著降低了启动电阻的功率消耗；而在输出功率较小时，该集成电路能自动降低工作频率，从而实现了极低的待机功耗。在功率晶体管截止时，内部电路将功率晶体管反向偏置，直接利用IGBT的高耐压特性大幅度提高功率晶体管的耐压能力，其耐压可高达700V。另外，该集成电路的内部还提供了完善的防过载、防饱和功能，可实时防范过载、变压器饱和、输出短路等异常状况，提高了电源的可靠性。正是该集成电路具有上述诸多优点，使得其在电磁炉、微波炉等电器中能作为绿色节能型电源。另外，该集成电路还应用在适配器（例如，旅行充电器、外置电源盒等）中。
THX202H为8脚双列直插式封装，其实物外形如图2-3-23所示，其内部框图如图2-3-24所示。
THX202H的各引脚功能如下：①脚（OB）是功率管的基极，是启动电流的输入端，外接启动电阻；②脚（CT）是振荡电容引脚，外接定时电容；③脚图2-3-23 THX202H实物图（GND）为接地脚，也是电源的负极；④脚（FB）是反馈脚；⑤脚（VCC）是供电脚；⑥脚（OE）应用中悬空；⑦、⑧脚（OC）是输出脚，接开关变压器。图2-3-24 THX202H内部框图
THX202H的工作原理如下。
接通电源后，THX202H首先进入启动阶段。在此阶段，内部VR端无2.5V参考电压输出；④脚FB反馈端的上拉电流源关闭；⑥脚OE由功率晶体管输入启动电流到⑤脚VCC端；①脚OB控制功率晶体管的基极电流，限制功率晶体管的集电极电流（即THX202H启动接受电流），从而保证功率晶体管的安全；当⑤脚VCC端电压上升到8.8V时，启动阶段结束，THX202H进入正常工作阶段。
在正常工作阶段，THX202H的⑤脚VCC端的电压应保持在4.8～9.0V，内部VR端输出2.5V基准电压；④脚FB端的上拉电流源开启；振荡器OSC1决定最大占空比，输出OSC2试图触发电源进入开周期及屏蔽功率管开启电流尖峰；如果反馈电压小于1.8V（在1.2～1.8V），振荡周期将随之增加，反馈电压越小，其振荡周期越宽，直到振荡器停振（正是这个特性降低了开关电源的待机功耗）。如果外围的反馈试图使⑤脚VCC电压大于10V，则内部电路反馈到其④脚FB端，从而使VCC端电压稳压在9.8V（利用此特性，可以不采用外围反馈电路，由内电路稳定输出电压，但稳压精度较低）。在开周期，①脚OB为功率管提供基极电流，⑥脚OE下拉功率晶体管的发射极到IS，而且OB采用斜坡电流驱动（指OB开电流是IS端电压的函数，当IS端电压为0V时，OB开电流约为24mA，然后OB开电流随IS端电压线性增加；当IS端电压增加到0.6V时，OB开电流约为40mA。此特性有效地利用了OB的输出电流，降低了THX202H的功耗），如果IS端检测到FB指定电流，则进入关周期。在关周期时，①脚OB下拉，功率管不会立即关断，但⑥脚OE被钳位在1.5V（功率晶体管关断后基极反向偏置，提高了功率晶体管的耐压值）；在开或者关周期，如果检测到功率晶体管超过上限电流值，则上限电流触发器优先置位，强制④脚FB电压下降，使得占空比变小，从而保护功率晶体管和电源变压器。在下一个关周期开始沿，或者反馈电压小于1.8V时，上限电流触发器复位。另外，THX202H内置有热保护，在内部温度高于125℃后，调宽振荡器的周期，使THX202H的内部温度不超过135℃。同时，内置的斜坡补偿电路使THX202H在大占空比或者连续电流模式时能稳定开/关周期。
⑤脚VCC的电压下降至4.2V左右时，振荡器自动关闭，OSC1、OSC2为低电平，电源保持在关周期。当VCC端电压继续下降到3.6V左右时，THX202H重新进入启动阶段。
图2-3-25是THX202H在苏泊尔C21S07电磁炉直流电源中的应用电路原理图。图2-3-25 THX202H在苏泊尔C21S07电磁炉直流电源中的应用电路原理图
上面介绍的4种开关电源集成电路是电磁炉中比较常见的开机芯片，尤其是VIPer12A和THX202H在很多品牌电磁炉中均有应用，也最为常见。
2.3.8 三端可调基准稳压集成电路——TL431
TL431是美国德州仪器公司（TI）生产的一种具有良好热稳定性的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以设置为V（2.5V）～36V范围内的任意值。该器件的典型动态阻抗为ref0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表、运放电路、可调直流稳压电源及开关电源。
图2-3-26（a）是TL431的实物图，图2-3-26（b）所示是TL431的电路符号。图2-3-26 TL431的实物图和电路符号
在电磁炉的低压直流电源电路中，给单片机供电的＋5V电源比较精密，经常用TL431作基准稳压源，然后通过调整三极管稳压后获得。
图2-3-27是TL431的功能模块结构示意图。从图2-3-27中可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当R端（电压比较器的同相输入端）的电压非常接近2.5V时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着R端的电压的微小变化，通过三极管的电流也会跟着成倍地连续变化。图2-3-27 TL431的功能模块结构示意图
TL431用在电磁炉的直流低压电源中，损坏的概率很小。
2.3.9 三端稳压电源调整器——78L05
78L05是三端稳压电源调整器，它能被用作齐纳二极管/电阻器的组合替换。该集成电路具有两个数量级的有效的质量改善阻抗，静态电流很低，这些特性使得该稳压集成电路能够很好地解决噪声干扰问题。图2-3-28（a）和图2-3-28（b）所示是78L05的实物图和电路符号。图2-3-28 78L05的实物图和电路符号
78L05的输出电流可以达到150mA，输出电压为5V，输出稳压精度可以达到±4％，静电防护ESD也可以达到2.7kV。因此，该集成电路在网络产品、DVD-ROM、CD-ROM、声卡、计算机主板及线性稳压电源、控制器等众多领域得到广泛应用。
在电磁炉中，如果采用78L05集成电路产生＋5V电源，当该集成电路损坏后，电磁炉就会出现通电无反应的故障。另外，在有的电磁炉中，如果该集成电路损坏，可能出现通电后风扇电机一直运转的故障。
2.4 电容器
电磁炉属于家用厨房电器，不仅工作频率高，而且工作电流也较大。为了保证电磁炉能够稳定、可靠地工作，电磁炉桥式整流器的前后级分别接有滤波电容。一般而言，接在交流电源输入端也就是桥式整流器前级的滤波电容称为抗干扰电容；另外，还有必不可少的高频谐振电容。这些电容不同于一般家用电器中的抗干扰电容及高频谐振电容。电磁炉中的电容要求性能稳定，无电感且自愈能力强。本节就针对电磁炉中的电容的特殊性作简单介绍。
2.4.1 抗干扰滤波电容
电磁炉在正常工作时，由于它的工作频率比较高，因此不仅会对内部电路产生干扰，而且对电源电网也会造成一定的干扰；同时，外部电源中的高频谐波脉冲也会对电磁炉正常工作造成不利影响。因此，电磁炉中必须设置电磁干扰抑制电路，即通常所说的EMI（Electro-Magnetic Interference）抑制电路。
电磁炉中的电磁干扰抑制电路设有两级，即分别在桥式整流器之前和之后各设置一级；抑制电路采用传统的电路结构形式，即感容（LC）滤波抑制电路形式。图2-4-1为典型的电磁炉EMI抑制电路原理图。其中，抗干扰电容及滤波电容比较特殊，它要求具有自恢复性能高的无感电容器。能够满足电磁炉中对电容特殊要求的、也是最常用的电容是MKP系列电容。MKP电容是聚丙烯电容，它属于专用电容器，主要用于电子、电器设备中的电源部分，作为抑制噪声的元件。这种电容又分为有金属化介质和无金属化介质两种。其中，金属化介质的聚丙烯电容具有“自愈”功能及抗击穿能力强、无感、高频特性好、稳定性好等优点，并且该电容多数采用塑料防腐外壳用环氧灌装，体积小，绝缘性能好。因此，在电磁炉中，MKP电容得到普遍应用。图2-4-2是MKP系列电容的实物图。图2-4-1 典型的电磁炉EMI抑制电路原理图图2-4-2 MKP系列电容的实物图
在桥式整流器之前，也就是市电输入端的滤波电容的容量一般选取为2µF（在尚朋堂早期16系列等电磁炉中采用5µF），耐压为275V。在桥式整流器之后的滤波电容的容量一般选取大于4µF，耐压为400V。
当该电容性能变劣或失容时，电磁炉会出现大挡不工作或者高压保护现象，甚至可能使IGBT因过热而损坏。在苏泊尔系列电磁炉中，如C19S01等系列电磁炉中，当该电容失容时，就会出现故障代码E1，该代码表示不检测锅具，即无锅具或者锅具选择不正确。在美的部分电磁炉中则会出现故障代码E07，表示电源电压低的故障。
另外，当IGBT在截止期间，加热线圈盘中的自感电压经IGBT内部附带的快恢复阻尼二极管、直流滤波电容、电源负极形成放电的回路，即桥式整流器后级的电源滤波电容，不仅起到电源滤波的作用，同时还使加热线圈盘中的自感电势形成放电的回路。因此，有的电磁炉中的后级滤波电容性能变异后，会出现高压保护故障代码。
2.4.2 高频谐振电容
电磁炉正常工作时，加热线圈盘与并联的谐振电容产生15～30kHz的高频交变电流，如图2-4-3所示。图2-4-3中，与加热线圈盘并联的电容C3被称为高频谐振电容，也称共振电容，该电容工作在高频率大电流状态。图2-4-3 高频振荡电路
在电磁炉中，加热线圈盘与高频谐振电容的谐振频率是设计电磁炉电路及选择元器件的重要依据之一。因此，电磁炉的高频谐振电容是电磁炉中影响其工作稳定性的一种关键元件。该电容除了要求具有较高的自恢复性能外，还要求具有耐高电压的性能。电磁炉中高频谐振电容所选用的型号都是MKP系列的电容。图2-4-4是电磁炉中常用到的高频谐振电容的实物图。图2-4-4 高频谐振电容的实物图
电磁炉中常用到的高频谐振电容的规格有0.2µF、0.24µF、0.27µF、0.30µF及0.33µF等几种，其额定工作电压（即最高耐压）一般都是直流1200V/交流800V。如果该电容性能变劣或者失容，常会引起IGBT、桥式整流器因过流而损坏，同时伴有交流输入电源保险丝熔断等现象。
由电学知识可知，由于高频交变电流频率（f）是由加热线圈盘的电感量（L）和高频谐振电容的容量（C）决定的，因此高频谐振电容的容量选择非常重要。同时，当高频谐振电容性能不良时，就有可能出现电磁炉工作电流不稳定、过压保护等现象。
2.5 压敏电阻
为了防止电磁炉误接380V电源，或者电网发生故障导致市电220V电压异常升高，以及电网尖峰脉冲电压损坏电磁炉功率器件IGBT、桥式整流器等，在电源输入端，保险丝的后级并联压敏电阻以吸收尖峰过压。图2-5-1是压敏电阻的实物图。
压敏电阻通俗地说就是“电阻值对电压敏感”的电阻器，它的英文名称作“Voltage Dependent Resistor”，简写为VDR。压敏电阻按其用途来命名，在有些地方又称为“突波吸收器”、“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。压敏电阻的电阻体材料是半导体，因此它是半导体电阻器的一个品种。表2-5-1所示为SJ1152——82部颁标准中对压敏电阻器型号命名的各部分含义。图2-5-1 压敏电阻的实物图表2-5-1 对压敏电阻器型号命名的各部分含义
例如，压敏电阻MY31-270/3表示耐压为270V、通流容量为3kA的普通压敏电阻器，其中31为序号。
一般情况下，压敏电阻的耐压可以通过下面的公式确定：
其中，U——压敏电压；U——电路直流工作电压（交流时为MY有效值）；K——电源电压波动系数，一般取1.2；K——压敏电阻12误差，一般取0.85；K——老化系数，一般取0.9。在交流状态下应3将有效值变为峰值，即扩大1.41倍。实际应用中可参考此公式通过实验来确定压敏电压值。
电磁炉一般选用MY10D431或MY10D561压敏电阻（也有的标注为TVR14391、TVR10431等）。压敏电阻损坏时，一般都会炸裂，并伴有保险丝熔断。
2.6 温度传感器——NTC热敏电阻
为了防止功率器件及电磁炉整机工作温度过高，电磁炉都通过采用热敏电阻作为传感器进行过热保护。电磁炉一般采用负温度系数热敏电阻，即NTC热敏电阻进行温度过高保护。NTC热敏电阻是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺制造而成的。这些氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。温度低时，这些氧化物材料的载流子（电子空穴对）数目少，所以其电阻值高；随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。
NTC热敏电阻的种类繁多，形状各异。表2-6-1给出了负温度系数热敏电阻的命名标准，其中M表示敏感元器件，F表示负温度系数热敏电阻器。有些生产厂家的产品在序号之后又增加了一个数字，如MF3-1，这个“-1”也属于序号，通常叫“派生序号”。表2-6-1 负温度系数热敏电阻的命名标准
电磁炉中的NTC热敏电阻一般是选用常温下阻值为100kΩ的热敏电阻，也有的电磁炉中选用常温下电阻值为10kΩ的热敏电阻。
NTC热敏电阻的特点是：温度升高时，电阻值减小；当温度降低时，电阻值增大。
NTC热敏电阻的外形和二极管1N4148很相似，图2-6-1是NTC热敏电阻的实物图。
NTC热敏电阻的好坏可以用万用表图2-6-1 NTC热敏电阻的实物图来测量，具体测量方法是：将万用表拨到欧姆挡位（视标称电阻值确定），用鳄鱼夹代替表笔分别夹住热敏电阻器的两脚，记下此时的电阻值；用手捏住热敏电阻器，观察万用表，会看到随着温度的慢慢升高，万用表的指针会慢慢向右移，这表明电阻值在慢慢减小，当减小至一定数值时，指针会停下来。如果环境温度接近体温，则可以改用以下的方法：将烧热的电烙铁慢慢靠近热敏电阻，也会看到万用表的表针慢慢向右移动。通过上述方法就可以判断NTC热敏电阻的好坏。
当NTC热敏电阻出现变值或性能降低时，电磁炉会出现断续加热，甚至不能正常工作等现象。
2.7 散热风扇
由于电磁炉在正常工作时，其内部的功率IGBT和桥式整流器要散发出大量的热量，同时，电磁炉台面的锅具也要通过面板向内部传递热量，为了保证电磁炉及其内部功率器件能够正常、稳定、长期、可靠地运行，所以电磁炉要采取一定的降温措施。
风扇是电磁炉中对功率晶体管及加热线盘圈等部件进行散热的最常用部件，一般风扇电机均为直流电机，额定工作电压常见的有18V、15V和12V三种；风扇叶的规格有80mm×80mm、90mm×90mm及120mm×120mm三种。图2-7-1是无刷直流风扇电机的实物图。图2-7-1 无刷直流风扇电机的实物图
早期的电磁炉采用220V交流罩极式风扇电机，这种电机不仅体积大，而且其噪音也很大，使用时间不久就被淘汰了。后来的风扇电机采用低压直流电机，这种低压直流电机为传统的有刷式永磁电机，其缺点是寿命较短，运行一段时间后，换向碳刷磨损严重，极易因碳刷接触不良而产生火花，导致电机工作异常、不转，甚至于会对电磁炉正常工作产生干扰，使电磁炉出现一些奇特疑难故障，同时还会对电磁炉的工作稳定性造成一定影响。现在的电磁炉中普遍采用无刷电机，其电路原理如图2-7-2所示。这种电机摒弃了传统的碳刷换向方式，由磁敏霍尔集成电路控制换向，即电子式换向。无刷电机的优点是因其结构中没有碳刷，因此不存在磨损情况，同时其结构也变得较为简单，工作可靠，寿命也长。图2-7-2 无刷风扇电机电路原理图
风扇电机工作不正常时电磁炉内部就会散热不畅，经相关热敏传感元器件检测后，将温度异常信号传递至单片机，单片机根据此异常的温度信号，发出关机保护指令；当电磁炉内温度下降至一定值时，单片机又发出正常工作信号。因此，当电磁炉内的热量不能及时散出时会导致电磁炉出现断续加热的现象。
另外，有的电磁炉设置有风扇电机运行检测取样电路，当风扇电机不能正常运转或者工作不正常时，风扇电机检测电路发出风扇电机运行异常信号至单片机，单片机根据此异常信号输出停机指令，整机不工作，从而保护了其他元器件。奔腾、苏泊尔部分型号及易厨等电磁炉中就设置有风扇电机工作异常检测功能电路。在尚朋堂电磁炉中，曾经出现风扇电机能正常运行，但因性能变劣导致不加热，之后将电磁炉接入维修专用电源插座（电源中串联灯泡），开机后灯泡也不跳变的故障。
如果风扇电机在运转时噪音较大，应先检查电机是否缺油。如果是风扇电机缺油，可以从注油孔处加入适量的润滑油；如果风扇电机损坏，要及时用相同工作电压和风叶直径的风扇代换；如果一时没有相同型号的风扇电机代换，在安装位置许可的情况下，也可以换用录音机中的电机代用。
2.8 电磁炉的大脑——单片机
现在的电磁炉功能越来越多，越来越智能化，保护措施也越来越全面，这些功能的实现都归功于电磁炉的大脑——单片机，人们通常也将其称为CPU。
所谓单片机，就是在通用中央处理器的基础上，将输入/输出（I/O）接口电路、时钟发生电路及一定容量的存储器集成在同一芯片上，加上必要的外围元器件，如晶体振荡器等，就构成了一个较为完整的运算、处理、控制系统。由于该系统的基本单元部件全部集成在同一个芯片内，因此称为单片微控制器（Single Chip Micro Controller），简称单片机，又被称为微控制单元（Micro Controller Unit），简称MCU。
单片机是电磁炉的大脑中枢，电磁炉的各功能、保护电路皆由此控制。由于电磁炉的输入、输出控制并不多，电磁炉在正常工作时的数据交换量也比较少，因此，电磁炉常采用8位单片机系统，而且无需外挂存储器，外接的时钟频率多为4MHz、8HMz两种。
目前各品牌电磁炉所使用的单片机型号各不相同，常见的有GMS87C1202、GMS1204、HT46R47等。
在尚朋堂各系列的电磁炉中，最常采用的型号为HT46R47的单片机。HT46R47是豪泰（Holtek）公司设计生产的新一代8位sensor型微控制器，具有2KB OTP程序内存。该微控制器内嵌A/D变换器及PWM D/A变换器，在电路设计时能够省略A/D及PWM D/A组件，从而使产品生产过程更为简单，质量更为可靠。另外，HT46R47的PWM D/A采用高频设计，其优点是可以降低系统电力输出级的电感线圈的尺寸和重量，并提升电力运用效率。A/D变换器共有4个通道，其分辨率为9bit，通道选择及A/D选项均采用软件方式控制，设计、使用起来非常方便。因此，HT46R47在交换式电源供应器、电磁炉、电热毯、电饭锅等小型控制系统及小家电产品中得到广泛应用。
由于单片机工作电压低，故一般不易损坏。但也有的因外围电路元器件损坏或者维修人员操作不慎，使高压电源串入单片机电路，从而损坏单片机。一般而言，单片机损坏后必须换用原厂原型号单片机，市场上所销售的，即使是相同的型号也不可使用。因为单片机在使用之前，各电磁炉生产厂家根据需要，在单片机内输入了不同的应用程序。即使是相同型号的单片机，各生产厂家也可以让同一引脚输出不同的电压信号，即同一引脚可以具有不同的功能。而市场上销售的单片机，其内部未写入应用程序，即是裸片，所以不能随便代用。对熟悉单片机各引脚功能电路的，也可以用引脚输出功能相同或相近的单片机代用，但比较麻烦，所以代用时也要慎重，以免把故障范围扩大，损坏其他元器件，甚至造成不可挽回的损失。
2.9 贴片元器件
为了简化电路设计，缩小电路板的尺寸，各品牌新款电磁炉均大量使用贴片电阻、电容、三极管及集成电路元器件。由于贴片元器件的体积小，其参数不可能按照常规标注方法进行标注，而是采用代号（代码）来对其参数进行标注，以便于选购、维修时认别。
作者总结电磁炉多例实际故障维修经验时发现，由于电磁炉所使用的贴片元器件体积小，消耗功率低，因此电磁炉中的贴片电阻易出现开路现象；贴片电容，尤其是无极性小容量的瓷片电容出现漏电的情况较多；贴片三极管易出现击穿现象。另外，电磁炉中的贴片元器件较易出现虚焊、开路等情况。为了使读者对贴片元器件有所了解，本节分别对贴片电容、贴片电阻及贴片三极管的型号含义作简单介绍。
2.9.1 贴片电容的命名方式和型号含义
贴片电容分为片状涤纶电容和片状电解电容两类，它们的标注方法分别介绍如下。
1．贴片陶瓷电容和贴片涤沦电容的标注方法
①一个字母和一个数字构成的二位代码表示法。在这种标注法中，前面的字母代表电容容量的有效数字，后面的数字表示有效数字的后面应该乘以10的多少次方，算出的单位为pF。字母与有效数字的对应关系见表2-9-1。表2-9-1 贴片电容字母与有效数字的对应关系
例如，某电容上的标注为F4，通过查表可知该电容的容量为1.6×410pF＝16000pF＝16nF＝0.016µF；某电容器上标注为Y6，通过查6表可知该电容的容量为8.2×10pF＝8200000pF＝8200nF＝8.2µF。
②三位数字表示法。这种标注方法的前两位表示有效数字，后一位表示有效数字后面“0”的个数，其单位也是pF；如果有小数点，则用p表示。例如，100表示该电容的容量为10pF，而不是100pF；682表示该电容的容量为6800pF；4p7表示该电容的容量为4.7pF。
2．贴片电解电容的表示方法（在电磁炉中很少用到贴片电解电容）
①容量、耐压直接标注法。字母“V”前面的数字表示容量，单位为µF，“V”后面的数字表示为耐压值。比如，10V10表示该电容的容量是10µF，耐压是10V；再比如，47V16表示该电容的容量是47µF，耐压是16V。
②一个字母和三个数字表示法。前面的字母表示电容的耐压，后面的数字前两位表示电容的有效数字，最后面的一位数字表示有效数字后面应该加“0”的个数，单位为pF，比如V476表示该电容的耐压为35V，容量为47000000pF＝47µF；再比如，F105表示该电容的容量是1µF，耐压是25V。
③容量、字母分开表示法。这种方法用两排数字表示。上方的一排三位数字表示容量（前两位表示有效数字，后一位表示在有效数字的后面应该加“0”的个数），单位为pF；下面一排数字表示耐压值，单位是V。
注：电磁炉上用到的贴片瓷片电容一般不标注型号、代码。
2.9.2 贴片电阻的命名方式和型号含义
贴片电阻的标注方法大致有3种情况。
①两位数字后面加一个字母表示法。这种标注方法的前面两位数字表示电阻值的有效数值，后面的字母表示有效数字的后面应该乘以10的多少次方，单位是Ω。其标识的意义分别见表2-9-2和表2-9-3。表2-9-2 数字标识的意义表2-9-3 字母标识的意义
例如，在尚朋堂电磁炉的加热线圈盘温度检测NTC热敏电阻上通常并联一只贴片电阻70D，通过对照表2-9-2和表2-9-3可以查得该电3阻的阻值为523×10＝523kΩ；再比如电阻02C，其表示的电阻值为2102×10＝10.2kΩ。
②三位数字表示法。这种表示方法的前面的两位数字表示电阻值的有效数值，后面的字母表示有效数值的后面应该乘以10的多少次方，单位是Ω。当电阻值小于10Ω时，代码中用R表示电阻值小数点的位置。这种表示方法通常用在电阻值的误差为±5％的电阻系列（E48分挡标准）中。比如，220表示该电阻的阻值是22Ω，而不是220Ω；221表示该电阻的阻值是220Ω；474表示该电阻的阻值是470000Ω，即470kΩ；105表示该电阻的阻值是1000000Ω，即1MΩ；5R6表示该电阻的阻值是5.6Ω。
③四位数字表示法。这种表示方法的前三位数字代表电阻值的有效数字，第4位数字表示在有效数字的后面应该加“0”的个数，单位也是Ω。当电阻值小于10Ω时，代码中仍然用R表示电阻值小数点的位置。这种表示方法通常用在电阻值误差为±1％的精密电阻系列（E96分挡标准）中。例如，某电阻标注为0100表示该电阻的阻值为10Ω，而不是100Ω；1000表示该电阻的阻值是100Ω；4992表示该电阻的阻值是49900Ω，即49.9kΩ；1473表示该电阻的阻值是147000Ω，即147kΩ；0R47则表示0.47Ω。
2.9.3 贴片三极管的命名方式和型号含义
目前，对于贴片三极管的命名方法还没有统一（就笔者所知），各贴片三极管的命名方法都不尽相同。本书收集了部分在电磁炉中经常用到的、型号标注方法相同或者相近的贴片三极管的符号、型号及部分参数对照表，该部分内容详见本书附录D的内容。
2.10 陶瓷面板
电磁炉的台面是一块特殊的陶瓷板。图2-10-1是陶瓷面板的实物图。陶瓷面板的形状可根据电磁炉款式的不同，制成圆形和方形等几种；其颜色最常见的有白色和黑色。图2-10-1 陶瓷面板的实物图
陶瓷面板是微晶陶瓷面板的简称。陶瓷面板的主要作用是承载加热锅具。制作陶瓷面板时，先在玻璃溶剂中加入晶核剂熔压，再经过特殊的热处理使玻璃晶化成形。
陶瓷面板的性能远高于普通陶瓷板，它既有比较好的机械强度，能完全承受锅具和食物的重量，又具有一定的抗热冲击强度，同时它还能经受温度的剧烈变化。另外，陶瓷面板的绝缘性能和抗腐蚀性能非常好，使用中不会有任何元素析出，安全卫生。
由于陶瓷面板的材料特殊、生产工艺复杂，所以陶瓷面板的生产成本较高。因此，在使用或者维修过程中，应注意保护陶瓷面板，防止损坏。在实际使用中，锅具空烧会引起陶瓷面板变黄，长时间空烧还可能引起陶瓷面板破裂。陶瓷面板变黄，虽然不影响其正常使用，但为了卫生、美观，可以用日常使用的牙膏等清洁剂将黄斑擦去。如果陶瓷面板出现破裂，虽然电磁炉仍可以正常工作，但陶瓷面板的承重能力将大为降低；同时，平时在使用时，油、水就很容易漏进电磁炉的内部，造成电路损坏。因此，当陶瓷面板出现破裂时，应及时将其换新，以免造成不必要的损失。
在早期生产的电磁炉中，陶瓷面板都采用进口的材料，而近年来生产的电磁炉，尤其是比较低档的电磁炉中，其所采用的陶瓷面板已经全部国产化。国产的陶瓷面板还分为A、B、C三个级别，其中A、B类用在中、高档的电磁炉上。
2.11 加热线圈盘
加热线圈盘又称加热盘或者称加热线圈，是电磁炉中的一个重要部件，由于其外形呈圆盘状，故又常称其为发热盘。加热线圈盘不是发热源，而是高频谐振回路中的一个电感，所以又称为高频谐振线圈，外形如图2-11-1所示。图2-11-1 加热线圈盘实物图
加热线圈盘是由多股漆包铜线由内到外呈圆盘状缠绕在绝缘胶架上的。电磁炉的功率不同，加热线圈盘的直径也不同，一般情况下，输出功率大的电磁炉，其加热线圈盘的直径就大，漆包铜线的缠绕匝数就多；输出功率小的电磁炉，其加热线圈盘的直径就相对较小，漆包铜线的匝数就相对较少。
另外需要说明的是，在所有品牌的电磁炉中，其加热线圈盘的底部都附加有一组磁条，如图2-11-2所示。加装磁条的作用有两个：第一个作用是会聚磁力线，让磁力线顺利通过，形成回路，以便提高电磁炉的工作效率；第二个作用是起抗干扰作用。由于电磁炉在正常工作时，在加热线圈盘中产生高频磁场，该高频磁场肯定会对电路板的电子元器件正常工作产生影响，为了降低该高频磁场对电路中元器件的影响，利用磁条的导磁特性，使磁力线大部分通过磁条形成回路，从而使磁力线对电路元器件的干扰降至最低。图2-11-2 加热线圈盘底部的磁条
第3章 电磁炉各单元电路原理详解
任何一种设备，只要理解、掌握了它的工作原理，那么使用、维修起来就会觉得比较容易。本章中作者主要对所收集的30多种品牌的电磁炉的各种单元电路进行原理讲解、比较，找出它们之间的差异和相同之处，以帮助读者更好地理解电磁炉各功能电路的工作原理。通过本章所讲内容，读者不仅能够对电磁炉各功能电路有比较透彻的理解，同时也可以增强识图能力。
3.1 直流300V整流电路（即主电源电路）
电磁炉的直流300V整流电路是电磁炉整机功率输出电路，它与彩电等家用电器的一般开关电源中的直流电源部分电路形式相同，都是将交流220V通过桥式整流电路整流、滤波后获得的。但因电磁炉功率普遍较大，一般为1500～2600W，加之其工作频率较高，目前家用电磁炉工作频率一般为15～30kHz，因此，该部分电路元器件参数存在较大差异，并且这部分电路元器件性能上的要求也比较高。同时，由于这部分电路是整机的功率输出电路，故电路元器件的焊点粗大，铜箔也比较宽大；为了增大铜箔的承载流量及利于散热，这部分电路的铜箔上一般均涂敷有大面积焊锡条，有的电磁炉还在铜箔上加焊多股导线，以提高承载电流量。
图3-1-1所示是九阳JYC-21电磁炉的主电源电路。220V市电经接插件接入电路，为了防止因电网故障、人为因素等造成电源电压异常升高而损坏电磁炉，在电磁炉主电路中一般均接有压敏电阻ZNR，把它作为电磁炉整机过压保护的第一道屏障。图3-1-1 九阳JYC-21主电源电路
在电磁炉中，压敏电阻常用的规格型号有10D471K、10D431、10D561、TVR14471、14N471K、14D471、14D391K等；压敏电阻的耐压一般为390～470V。一旦电网电压出现异常，达到压敏电阻的承压极限，压敏电阻立即会被击穿，将220V交流电源短路，保险丝快速熔断，切断电磁炉整机电源，从而达到保护其他元器件的目的，以避免损失进一步扩大。压敏电阻损坏时一般呈现碎裂状，用肉眼很容易看出。
图3-1-1中L2、C1为电源初级抗干扰元件，它们能抑制电网中的高次谐波对电磁炉后级电路的干扰，也可防止因电磁炉后级高频成分窜入电网而对电网供电质量产生影响。C1的容量一般选择为2µF，耐压为交流275V。在有些电磁炉，如尚朋堂电磁炉中，常在C1两端并联一只100～510kΩ（也有的用几只小阻值的电阻串联而成）的电阻，该电阻的作用是给C1提供放电回路，以防止电磁炉使用后，拔下电源插头时，C1残存电量加在插头两端，人体误接触造成触电伤害。为了降低成本，有些杂牌机在这部分电路中省略了L2，甚至是ZNR。
交流市电经L2、C1滤波后送入桥式整流器BD，根据电磁炉输出功率的不同，该桥式整流器选择的额定电流一般为15A、25A两种，常见的型号有D15XB60、D25SB80等。经桥式整流器输出的纹波直流电压再经扼流线圈L1、电容C2组成的典型的LC滤波电路后，输出静态约310V的直流电压（用数字表测量，显示该电压一般为310～330V），该电压直接加在加热线圈盘和高频振荡电容C3上作为能量转换的主电压。直流滤波电容C2的容量一般为4～7µF，如九阳JYCP-19T、苏泊尔C21A01/C21S07、富士宝P260、华尔顿WP180B等均为4µF，得昕TS-588为7µF，但大多数为5µF，耐压为AC275V/DC400V。
特别要说明的是，滤波电容C2不仅起电源滤波作用，同时还是加热线圈盘自感电势的放电回路。当IGBT处于截止状态时，主电路在振荡期间，高频振荡电容C3上的电荷经C2、IGBT内部附带的快恢复阻尼二极管至电源负极形成放电的回路。当滤波电容C2失容时，相当于切断了加热线圈盘的放电回路，电磁炉就会出现过高电压保护等不能正常工作的现象；同时，因该滤波电容失容，交流市电经桥式整流器整流后的电压无法滤波。由桥式全波整流理论可知，振荡主电源电压约为输入电压的0.9倍，即0.9×220V＝198V，经实际测量大约为200V，此时电磁炉会出现电源电压低的故障代码。
3.2 低压直流电源电路
低压直流电源电路是电磁炉中比较重要的电路，此部分电路主要产生专供单片机工作的电源，部分保护电路取样用的＋5V电源，供电压比较器LM339、散热风扇电机和功率管驱动电压输出级等的＋18V电源。也有的电磁炉中还把电压比较器部分的电源用12V专门供电。在驱动部分还有的采用20V，甚至23V供电。该部分电源的产生，在早期电磁炉中均采用先变压器降压，再经二极管整流、电容滤波的形式。
图3-2-1为澳洲袋鼠UC18电磁炉低压直流电路原理图。T2为带中间抽头的变压器，交流220V电压经T2降压，经D10～D13进行桥式整流、电容C11滤波后，输出约＋18V直流电压给功率IGBT驱动部分及风扇电机提供电源。另外，＋18V电源经电阻R31限流、稳压二极管ZD2稳压后，产生＋12V电压作电压比较器和过压保护的电源。从中间抽头获得的直流电压经C9、C10滤波，IC6稳压，C45、C46滤波后产生较为平直的＋5V直流电压，供单片机、温控电路、开关机控制等电路。
图3-2-2为得昕TS-588电磁炉低压直流电源原理图。该变压器为双绕组形式，其中一个绕组经二极管D26半波整流、电容C7滤波，再经稳压集成电路Q6稳压后产生＋5V直流电压，提供单片机电路工作的电源；另一绕组经二极管D22～D25组成的桥式整流器整流、电容C21滤波后，产生约＋20V的直流电压。该电压在接通电源时并不工作，只有当按下开机键，单片机得到开机指令后，从脚送出一高电平，经电阻R28、R78及电容C33加至三极管Q2的基极，使Q2因正向偏置而导通，其集电极经电阻R77接至电源调整三极管Q13的基极，从而使Q3导通，再经电阻R74、稳压二极管D5、电源调整三极管Q4及电容C10和C11组成的稳压滤波电路产生＋18V直流电压，供给驱动、同步电路等。图3-2-1 澳洲袋鼠UC18电磁炉低压直流电路原理图图3-2-2 得昕TS-588电磁炉低压直流电源原理图
一般而言，变压器式电源工作较为稳定，故障率很低。较为常见的故障是，由于有的用户习惯将电磁炉一直接通市电，而电磁炉的开关只控制整机是否工作，并不控制电源变压器，即只控制直流的通断，而不是控制交流的通断，当电磁炉接上电源时，变压器即一直处于通电工作状态，从而造成变压器因长期通电过热而使初级开路。因此不少品牌电磁炉的电源变压器均在初级串联一只温度保险丝。对这类变压器，如出现初级开路现象，可将变压器的初级封装撕开，找出温度保险丝，将其两根引线短接起来，一般变压器仍可继续使用，只是减少了过热保护功能而已。
随着技术的发展，加之近几年铜材价格上涨幅度过大，为了降低生产成本，也为了减小电路板体积，不少品牌电磁炉生产厂家开始采用开关电源电路。开关电源电路的结构形式大致可以分为单管振荡式和集成电路式两大类。
图3-2-3为万家乐MC18AC电磁炉低压直流电路原理图，该电源为典型的单管振荡式开关电源，具体工作原理如下。
主电源由二极管D1、D8和桥式整流器BD1中的半桥组成桥式整流电路（见本书附录E相应机型电路原理图），经电阻R101限流、电容C101滤波后，产生约＋310V直流电压，该电压经开关变压器T1的初级加到开关三极管Q101的集电极。图3-2-3 万家乐MC18AC电磁炉低压直流电路原理图
电磁炉接通电源后，在启动电阻R108的作用下，开关三极管Q101进入振荡状态，于是开关变压器T1的次级产生低压交流电，该低压交流电经二极管D101整流、电容C6滤波、稳压二极管Z1稳压后，产生＋18V直流电压供IGBT驱动电压信号输出电路等部分电路工作。同时，＋18V直流电压经电阻R106限流、稳压集成电路IC3稳压，再经电容EC9、C24平滑滤波后，产生＋5V平滑的直流电压，供单片机及各基准电压信号等电路工作。
图3-2-4为好太太C16-A电磁炉低压直流电路原理图。该电路中的开关电源采用ST公司生产的VIPer12A新型中小功率单片机智能电源集成电路，内含脉宽调制控制器电路和过流、过压、过热保护电路，以及耐高电压的MOSFET。用智能电源集成电路组成的开关电源具有市电输入电压范围宽、转换效率高，以及外围元器件少等优点，因此在很多主流品牌电磁炉，如尚朋堂、美的、苏泊尔、TCL等中得到广泛应用。图3-2-4 好太太C16-A电磁炉低压直流电路原理图
参见本书附录E相应机型电路原理图，220V交流市电经二极管D13、D14及整流桥堆BD中负极两只二极管组成的桥式整流电路整流后，获得脉动的直流电压。该脉动的直流电压分为两路，一路经电阻R2、R52、R18以及电容EC2分压滤波后，经线路插排CN4-11送入单片机作为电磁炉的浪涌保护取样电压；另一路经二极管D11、电阻R1限流、电容EC10滤波后，再经开关变压器T1初级送入集成电路U1（VIPer12A）的⑤、⑥、⑦、⑧脚，该处的焊点和铜箔也是该集成电路的散热体。U1④脚为电源端，③脚为反馈端。变压器T1次级带有中间抽头，一组经二极管D20整流、电容EC13滤波后，再经100Ω电阻限流产生＋18V直流电压，作IGBT驱动电压信号输出电路等电源；另一组从中间抽头的交流低压经二极管D17整流、电容EC12滤波后，一路作散热风扇电机的电源，另一路经电阻R36限流、稳压集成电路N1稳压及电容EC6、C10滤波后，产生＋5V直流电压供单片机等电路。
需要特别说明的是，采用这种集成电路的电源相对变压器式的电源和单管振荡式电源故障率要高，而且通常为集成电路击穿损坏。判断方法是，只要整机无电源指示，在检查市电电压正常的情况下，先检测限流电阻R1，如果电阻R1出现开路现象，则基本可以断定U1已经损坏。
图3-2-5为苏泊尔C21S07电磁炉低压直流电路原理图，该电路的电源采用南京通华芯微电子公司生产的THX202H集成电源芯片。和VIPer12A相似的是该电路外围元器件也很少，且电路中的工作电压范围较宽。图3-2-5 苏泊尔C21S07电磁炉低压直流电路原理图
交流220V市电经二极管D101、D102及桥式整流器BR001中的两只负极的二极管（参见本书附录E中相应机型的电路原理图）组成桥式整流电路获得脉动直流电压。该脉动直流电压分为两路：一路经电阻R101、R102、C101、C102分压滤波后产生一电压信号，经线排插头CNA6送入单片机作为电磁炉整机的电网电压监测信号；另一路经二极管D103、电阻R901限流、电容C901滤波后，再经开关变压器T901的初级线圈加到开关电源集成电路IC901的⑦、⑧脚。IC901①脚所接的电阻R910为启动电阻；④、⑥脚为空脚，未采用；②脚为反馈端；⑤脚为芯片电源正端。
在开关变压器T901的次级所获得的低压交流电经二极管D902整流、电容C905和C907滤波后产生＋15V直流电压，作为IGBT的驱动电压信号输出电路和散热风扇电机的工作电压。同时，＋15V直流电压经电阻R907限流、稳压集成电路Q902稳压及电容C909和C910滤波后，产生＋5V直流电压，供单片机等电路工作。
从维修实践中发现，这类低压直流电源电路中故障率较高的部分是启动电阻R910，电阻R910开路会造成整机通电无反应。原因是生产厂家均将该电阻的耗散功率选择为1/8～1/4W，功率偏小。遇到此类故障时，可用2只阻值各为1MΩ、1只阻值为200kΩ的电阻串联代用，代用之后的稳定性比单只2.2MΩ的要好。
图3-2-6为长城IH-18电磁炉低压开关电源电路原理图。该电磁炉的开关电源采用集成电路开关THX201芯片。其工作原理与THX202H类似，只是引脚的功能不同，不再另作解释。图3-2-6 长城IH-18电磁炉低压开关电源电路原理图
图3-2-7为奔腾PC19N-C电磁炉低压电源电路原理图，该电磁炉开关电源采用FSD200芯片，具体工作原理如下。图3-2-7 奔腾PC19N-C电磁炉低压电源电路原理图
取自整流桥堆正极的约＋310V直流电压经二极管D8、电容EC2滤波后，获得一个比较平滑的约＋310V的直流电压，该直流电压经开关电源变压器T2的初级接至集成电路U2的⑦脚，同时接至U2⑧脚。当电磁炉接通电源，U2进入正常工作状态，在开关变压器T2的次级获得两组低压交流电压，一路经二极管D3整流，电容EC11、C4滤波后，获得＋18V直流电压，供IGBT驱动电压输出电路及其他电路工作；另一路低压交流电压经二极管D4整流，电容EC9、EC10、C5滤波，再经电阻R48接至稳压集成电路U1的①脚（输入端），在③脚（输出端）经电容EC8滤波后，获得＋5V直流电压，供单片机等电路工作。
根据笔者维修经验，不论是单管振荡式开关电源，还是集成电路式开关电源，其开关变压器初级短路的故障发生率相对较低，而其次级快恢复整流二极管击穿损坏的故障率相对较高。
3.3 过/欠压保护电路
所有用电设备均对电源电压有一定的要求，电磁炉也不例外。同时，由于电磁炉是厨房电器中输出功率较大的器具，电源电压的高低不仅会对其输出功率产生很大影响，同时由于电磁炉在正常工作时，其中的IGBT工作在高频导通、截止状态，电源电压过高或者过低均会对IGBT的寿命产生不利影响，甚至造成IGBT击穿损坏。因此，电磁炉中一般均设有电源过、欠压保护电路。
由于受其他如电焊机、电动机等大功率用电设备的影响，电网中含有大量的瞬时尖峰脉冲。电磁炉在正常使用过程中，为了保证IGBT在瞬时尖峰脉冲到来时能及时自动关断，在交流输入端即桥式整流器的前级均设置有过压保护电路，该过压保护电路也称为浪涌保护电路（SURGE PROTECT）。整流桥堆的后级通常还设一级过压保护电路，即＋300V过压保护。浪涌电压的检测保护电路中设置的基准值比较高，当市电平均值偏高时，浪涌检测保护电路并不能对IGBT进行可靠保护，而＋300V电压检测保护电路，即市电平均值检测电路，却可以克服浪涌电压保护的不足。另外，电磁炉在正常工作时，其功率开关管工作在快速导通、截止状态，即高频开关状态，当IGBT截止时，由于电感线圈中的电流不能突变，集电极会产生较高的感应电压，并与＋300V直流电源叠加在一起，此时若IGBT不能及时、彻底关闭，则必然会导致其因过压击穿而损坏，因此电磁炉中还专门设置有集电极过压保护电路，即V过压保护电路。本节主要介C绍各种过/欠压保护的电路结构形式。
3.3.1 市电过/欠压保护电路的形式
市电过/欠压保护电路的形式有以下两大类：
①市电L、N两端经两只二极管或者两只电阻与桥式整流器中的两只负极二极管组成桥式整流电路，产生脉动直流电压，此电压再通过电阻分压、电容滤波后产生较低电压，作为市电过/欠压保护的取样信号。该电压信号电路的接法通常有以下几种形式：电压信号直接送入单片机的过压保护端口；电压信号接到一只控制三极管的基极，该三极管又接在驱动输出级的基极，从而达到过压保护的目的；电压信号分成两路，一路直接接到单片机的过压保护端口，另一路通过三极管控制驱动输出级的工作状态；电压信号接到电压比较器的反相输入端，与同相输入端（一般接＋5V）比较后，一路接到单片机的开、关机信号端口，另外一路接到PWM通路，当市电电压异常升高后，电压比较器输出端输出低电平，既拉低了PWM电压信号，同时又发出关机信号，从而使市电过压浪涌保护电路的可靠性得以提高。
②市电电压经电源变压器降压、整流、滤波后，从其正极引出随市电电压变化的电压信号，送入单片机或者接到电压比较器的反相输入端，与同相输入端的固定电压比较后输出控制信号，该控制信号可以接在PWM通路上，也可以接在驱动输出级回路上。
图3-3-1为三角RC-16A电磁炉电网过/欠压保护电路原理图。图3-3-1 三角RC-16A电磁炉电网过/欠压保护电路原理图
该电磁炉过/欠压保护电路通过电阻R01、R02与整流桥堆中两只负极二极管组成的整流电路整流，通过电阻R03分压后，分成两路输出。一路经电阻R028、R029、C012分压滤波后送至单片机脚，即过压保护端口（VC）。当接入电磁炉的市电电压异常升高或者降低时，单片机脚电压会跟着同步升高或者降低，当达到设定电压阈值后，单片机便发出关机信号或者停止脉宽调制电压PWM信号电压输出，以保护IGBT。另一路经稳压管CZ2、电阻R030、三极管Q2及二极管D14，接到电压比较器LM339的②脚（输出端），即驱动输出端的前级。当市电电压异常升高后，稳压二极管CZ2击穿导通，三极管Q2导通，二极管D14将驱动信号拉低，导致IGBT因无驱动信号电压而截止，从而达到保护IGBT的目的。
图3-3-2是格力GL-SC20电磁炉电网过压保护电路原理图。图3-3-2 格力GL-SC20电磁炉电网过压保护电路原理图
220V市电电压经二极管D1、D2及整流桥堆D14内部两只负极二极管组成的桥式整流电路整流，产生约＋310V直流电压。＋310V的直流电压经电阻R1、电容C1、电阻R2和R3、二极管D3、电阻R4和R5、电容C2和C3分压滤波后，加到三极管Q1的基极。当市电电压因故异常升高并且达到三极管的正向偏置电压后，Q1导通，通过二极管D4将驱动输出级三极管Q5、Q6的基极电压拉低，迫使IGBT截止，从而达到保护IGBT的目的。
图3-3-3是长城IH-18电磁炉电网过/欠压保护电路原理图。图3-3-3 长城IH-18电磁炉电网过/欠压保护电路原理图
220V市电电压经二极管D1、D2与桥式整流器内部的两只负极二极管组成的桥式整流电路整流，获得约＋200V的直流电压。该＋200V脉动直流电压分为以下三路。
第一路经二极管D3隔离、电阻R28限流后作为开关电源主电压。
第二路经电阻R4、R5及电容C19、C25分压、滤波后送入电压比较器U2A的⑥脚（反相输入端），与⑦脚（同相输入端）的＋5V电压进行比较后，从U2A的①脚（输出端）输出控制信号。该控制电压信号又分为两路：一路直接送入单片机的开、关机端口，即单片机的⑤脚；另一路通过二极管D11接在脉宽调制电压信号PWM的输入回路上。当交流输入电压异常升高时，加至电压比较器U2A的⑥脚（反相输入端）的电压将高于⑦脚（同相输入端）所接的＋5V电压，从而使①脚（输出端）输出低电平。当单片机检测到该低电平后，便在控制面板上指示交流输入电压过高信号；同时该低电平使二极管D11导通，将脉宽调制电压信号PWM拉低，从而使功率整定电路的电压比较器U2B的②脚（输出端）为低电平，IGBT的驱动电压信号输出电路停止工作，IGBT因无驱动电压而截止，从而达到交流输入电压过高保护的目的。
第三路经电阻R2、R3及电容C10分压、滤波后送入单片机的欠电压保护端口，即单片机的脚。当交流输入电压低于一定值时，送入单片机脚的电压也相应降低，当达到单片机内部的欠电压设定值时，单片机自动发出停止工作的指令，并且在控制面板显示交流输入电压低的信号。
图3-3-4为易厨C16A电磁炉电压过低（欠压）保护电路原理图。图3-3-4 易厨C16A电磁炉电压过低（欠压）保护电路原理图
220V市电电压经电源变压器降压、二极管D3～D6整流、电容C7滤波后获得约＋20V直流电压（图中未画出），该电压经电阻R99、R98分压，二极管D26隔离，电容C24滤波后，获得约4.31V的电压，然后经电阻R63送至运算放大器U1的②脚（反相输入端）。③脚（同相输入端）一端经电阻R58接＋12V电压，另一端经电阻R49接电源的负极，从而在③脚（同相输入端）获得约3.38V的电压。正常时，运算放大器U1的②脚（反相输入端）的电压高于③脚（同相输入端）的电压，①脚（输出端）为低电平，对脉宽调制电压信号PWM没有影响。当市电电压异常降低后，输入运算放大器U1的②脚（反相输入端）的电压变低，②脚（反相输入端）的电压低于③脚（同相输入端）的电压时，①脚（输出端）输出高电平，经二极管D25、电阻R62将脉宽调制电压信号PWM电压相应提升，以保护电磁炉在交流输入电压较低时仍然能达到额定输出功率，从而达到保护IGBT的目的。
3.3.2 ＋300V直流电压过高保护电路
＋300V直流电压过高保护电路的方式有以下几种。
＋300V直流电压经电阻分压后，获得一个随输入电压变化的电压信号，该电压信号通常送入电压比较器或者运算放大器的同相输入端或者反相输入端，在电压比较器或者运算放大器的另一个输入端接一个固定的基准电压。从＋300V处获得的电压信号经比较、放大后，可以接入脉宽调制PWM回路或者IGBT的驱动电压输出级回路，通过拉低PWM信号或者IGBT的驱动电压信号，以达到关闭IGBT实现保护的目的。还有的电路的接法是：＋300V电压经电阻分压后所获得的随＋300V变化的电压信号送到运算比较器的反相输入端，电压比较器的同相输入端接电流反馈信号（CT），两个电压信号经比较、处理后，用来控制脉宽调制电压PWM信号或者IGBT的驱动电压信号。
图3-3-5为熊猫PJD-18电磁炉＋300V直流电压保护电路原理图。图3-3-5 熊猫PJD-18电磁炉＋300V直流电压保护电路原理图
＋300V电压经电阻R25、R27、R29分压，获得约3.56V的电压，经二极管D13隔离后加到运算放大器IC2的同相输入端⑤脚；＋5V电源经电阻R31、二极管D14及电容C20加到反相输入端⑥脚。当＋300V因故异常升高，即运算放大器的同相输入端电压高于反相输入端时，其输出脚（⑦脚）输出高电平。该高电平使三极管Q6因正向偏置而导通，三极管Q6导通后，将脉宽调制电压PWM经二极管D17拉低，从而使加在功率整定电路的电压比较器IC3C的脚同相输入端的电压低于脚反相输入端的锯齿波电压，脚输出端输出为低电平，使IGBT的驱动电压信号输出电路停止输出，IGBT因无驱动电压信号而截止，电磁炉无功率输出，从而达到保护IGBT的目的。
图3-3-6为创维C18BTT电磁炉＋300V过压保护电路原理图。图3-3-6 创维C18BTT电磁炉＋300V过压保护电路原理图
＋300V电压经电阻R19、R20、R26分压后，获得约2.67V的电压，该电压经二极管D13送入电压比较器U3的⑧脚（反相输入端），该端还经电阻R33、R43对＋5V进行分压，获得的2V电压也加至⑧脚（反相输入端）；另外，＋5V电压经电阻R36、R44分压后，获得约3.18V的电压，该电压加到电压比较器U3的⑨脚（同相输入端）。当＋300V因故异常升高时，加在电压比较器U3的⑧脚（反相输入端）的电压将高于⑨脚（同相输入端）的电压，脚（输出端）输出低电平，从而使电压比较器U3B的②脚（输出端）输出的驱动功率电平经二极管D6被拉低，比较器U2A的⑦脚（同相输入端）的电压低于⑥脚（反相输入端）的电压，①脚（输出端）输出低电平，IGBT的驱动电压信号输出级的三极管Q1截止，Q2导通，从而使IGBT因无驱动电压信号而截止，以达到＋300V过压保护的目的（部分电路未画出）。
图3-3-7为九阳JYC-19POWER电磁炉＋300V过压保护电路。图3-3-7 九阳JYC-19POWER电磁炉＋300V过压保护电路
＋300V电压经电阻R8、R11、R12分压后，获得约2.0V的电压，该电压经二极管D27加到电压比较器⑥脚（反相输入端），另外该脚还经电阻R16、R56接＋5V，获得分压约为0.97V。电流互感器CT1反馈的电流信号经二极管D11～D14桥式整流后，整流器负极电压经电阻R004、R005、R003及电容C001加到电压比较器⑦脚（同相输入端）。电压比较器的输出端经二极管D17、电阻R49和R54接驱动输出级的控制三极管Q9的基极。当＋300V异常升高时，电压比较器的反相输入端电平升高；另外＋300V升高后，必然引起电磁炉的工作电流增大，经电流互感器CT1反馈取样后，加在电压比较器的⑦脚（同相输入端）的电压降低，从而使①脚（输出端）的电压快速降低，则控制三极管Q9的基极电压经二极管D17被拉低，三极管Q9截止，控制三极管Q5因正向偏置而导通，从而使IGBT的驱动电压信号输出级的三极管Q4因反向偏置而截止（图中未画出），Q5因正向偏置而导通，使IGBT快速可靠截止。这种电路结构比上面介绍的＋300V保护电路反应更快，可靠性也更高。
3.3.3 IGBT集电极过压保护电路
IGBT集电极过压保护电路（简称V保护电路）的结构形式与＋C300V过压保护电路的结构形式类似。信号的输出端一般都是通过控制脉宽调制电压PWM信号的方式来达到保护IGBT的目的。
图3-3-8 是澳洲袋鼠UC18电磁炉V保护电路原理图。其工作原理C是：V电压经电阻R103～R106及电阻R107分压后，获得约7.56V的C电压，该电压加到稳压管Z11的阴极，当V电压过高，使加在稳压二C极管Z11阴极的电压超过15V时，稳压二极管Z11击穿，脉宽调制电压信号PWM回路的控制三极管Q16导通，将脉宽调制电压信号PWM的电压拉低，IGBT的驱动电路停止输出驱动电压，从而使IGBT可靠截止，达到保护IGBT的目的。图3-3-8 澳洲袋鼠UC18电磁炉V保护电路原理图C
图3-3-9是九阳JYC-19POWER电磁炉的V过压保护电路原理C图。图3-3-9 九阳JYC-19POWER电磁炉的V过压保护电路原理图C
V电压经电阻R17、R18、R45、R50、R23、R24分压取样后，C获得约1.72V的电压，该电压经稳压二极管Z3、电阻R28、电容C16加到三极管Q6的基极。当V电压超过一定幅值后，稳压二极管Z3被C击穿，控制三极管Q6导通，脉宽调制电压信号PWM功率电平经电阻R33被拉低，接近地电位，IGBT的驱动电压信号输出电路停止输出，从而使IGBT截止，使IGBT得以可靠保护。
图3-3-10为富士宝IH-P205C电磁炉V过压保护电路原理图。C图3-3-10 富士宝IH-P205C电磁炉V过压保护电路原理图C
V电压经电阻R25、R34、R15分压取样后，获得约1.67V的电压，C然后加在电压比较器⑥脚（反相输入端）；＋18V电源经电阻R12、R14分压获得约6.08V电压，接在电压比较器⑦脚（同相输入端）。当V电压超过一定值时，电压比较器的①脚（输出端）输出低电平，C使得脉宽调制电压信号PWM电平经电阻R13被短接到地，从而使电压比较器的⑤脚同相输入端的电压低于④脚反相输入端的电压，电压比较器的②脚（输出端）即驱动电路前级输出为低电平，驱动三极管Q2截止，Q1导通，使IGBT可靠截止而得以保护（Q2、Q1图中未画出）。在比较器的⑥脚反相输入端接有电容C27，起抗干扰作用，以防止电磁炉在正常工作时，高频感应信号对其产生干扰。
图3-3-11是乐邦LBC-20CH2/EH1电磁炉V过压保护电路原理C图。图3-3-11 乐邦LBC-20CH2/EH1电磁炉V过压保护电路原理图C
该电磁炉各种保护电路及同步电路全部直接接到单片机上，因此电路显得比较简洁。V电压经R001、R003、R304分压后，获得约C156.31V电压，该电压经电阻R005加至单片机的脚，单片机根据加至脚的电压的高低变化情况，与其内部的基准值比较后，作出V过C压保护的动作。
3.4 同步电路
同步电路是电磁炉中十分重要的单元电路之一。那么，什么是同步电路呢？电磁炉中为什么要设置同步电路呢？
由第1章介绍的电磁炉的加热工作原理可知，电磁炉电路实质上是一种典型的LC型单管高频振荡电路。当电磁炉进入正常工作状态时，IGBT处于快速、交替的饱和导通与截止状态。电磁炉设定在不同的功率挡位时，IGBT饱和导通与截止的时间比例不同（实质是驱动IGBT的脉冲电压的占空比不同）。当IGBT饱和导通时，施加在加热线圈盘中两端的电压的极性为上“＋”下“−”。由电学知识知道，由于电感中的电流不能突变，流过IGBTC、E极之间的电流是渐渐增大的。当电流增大至某一值时，IGBT应当立即截止，以避免大电流将其击穿。在IGBT截止的瞬间，在加热线圈盘两端感应一反向电动势，反向电动势的极性为上“−”下“＋”，以阻止电流突变，该反相电动势向高频振荡电容C充电。当该反向电动势向高频谐振电容充电到一定电压时，高频振荡电容C又向加热线圈盘放电，如此充电、放电反复循环，于是加热线圈盘L与高频谐振电容C产生LC阻尼振荡，振荡所产生的高频磁场通过电磁炉台面上的锅具底部，在锅具的底部感应产生涡流，将电磁能转化为锅具的热能，该阻尼振荡的幅度也越来越小。在振荡的初期，即IGBT截止的初期，加在IGBTC、E极上的电压非常高，这期间应确保IGBT可靠截止，否则高电压形成的大电流必将造成IGBT损坏。
综上所述，电磁炉工作在不同的工作状态时，IGBT的工作状态均应与加热线圈盘两端所加电压的状态保持协调，也就是说IGBT的驱动电压信号应与加热线圈盘两端所加电压的状态保持协调，能够实现协调功能的电路就称作同步电路。通过上面对电磁炉加热过程的分析，读者应该明白电磁炉中要设置同步电路的原因了。那么电磁炉中功率IGBT是怎么与加热线圈盘两端所加电压的状态保持协调、同步的呢？
为了使IGBT与加热线圈盘两端所加电压的状态保持同步，在所有的电磁炉中均采用如下电路结构形式：在加热线圈盘的两端，通过电阻分压后获得一组较低的电压取样信号，该取样电压加在电压比较器（型号通常为LM339）的同相输入端与反相输入端。IGBT在导通和截止时，输入电压比较器的同相输入端与反相输入端的电压高低变化不同，因此在电压比较器的输出端产生一系列方波信号，该方波信号就是电磁炉的同步电压信号。
同步电压信号控制IGBT与加热线圈盘两端所加电压状态保持同步的方式只有一种，那就是控制IGBT的驱动电压信号V的占空比。D随功率挡位调节的不同，IGBT导通时间不同，其占空比也不同。功率调节在大挡位时，占空比就大；反之，功率调节在小挡位时，占空比就小。不同占空比的方波电压信号作为信号源调制积分电路，便产生不同幅值的锯齿波（或称三角波）电压，该电压与PWM电压经电压比较器变换后，产生与不同功率相协调的驱动信号。也就是说，同步电路的输入信号电压取自IGBT，监测IGBT的工作状态，同时同步电路的输出端又与脉宽调制电压信号PWM进行混合调制，产生IGBT的同步驱动信号，从而达到IGBT与加热线圈盘两端所加电压的状态协调，亦即同步。
同步信号调制驱动信号的电路结构通常有以下两种：一种是同步电路的输出端信号通过微分电路，变换产生近似锯齿波（三角波）电压，该电压与脉宽调制电压信号经电压比较器比较变换后，送到IGBT的驱动电压信号端的输出级电路，并产生IGBT的驱动电压；另一种是同步电路的输出端信号直接调制脉宽电压信号，然后经电压比较器变换后送到IGBT的驱动级电路，由驱动级电路产生IGBT驱动电压，即V电压。D
图3-4-1是九阳JYCP-19T电磁炉同步电路原理图。图3-4-1 九阳JYCP-19T电磁炉同步电路原理图
加热线圈盘上端的电压经电阻R401、R416、R402分压后加到电压比较器U2的反相输入端⑧脚；加热线圈盘的下端电压（即IGBT集电极）经电阻R405、R406、R417、R407、R408加到电压比较器U2的同相输入端⑨脚。电容C400、C401为抗干扰电容。电磁炉正常工作时，在电压比较器U2的输出端脚输出方波信号，该方波信号经电阻R418/R412/R413、电容C403、二极管D400变换后形成锯齿波电压，并加到电压比较器U2的脚（反相输入端），与脚同相输入端的PWM信号进行比较后产生同步功率电平驱动信号，该功率电平驱动信号经三极管Q300和Q301、电阻R301和R302组成的电路放大后驱动IGBT，使其在不同功率下同步地导通、截止。
图3-4-2为半球CL-180D电磁炉同步电路原理图。图3-4-2 半球CL-180D电磁炉同步电路原理图
加热线圈盘的上端电压经电阻R1、R2和R12分压后加到电压比较器的⑨脚（同相输入端）；加热线圈盘的下端电压经电阻R5、R6和电阻R8分压后接电压比较器的⑧脚（反相输入端）。电磁炉在正常工作时，电压比较器的脚（输出端）输出一系列随功率变化的方波信号，方波信号直接接到电压比较器的脚（同相输入端），以调制脉宽调制电压信号，也就是功率电平，从而产生同步功率电平驱动电压信号，该驱动信号经电阻R15送至电压比较器的④脚（反相输入端），与电压比较器的⑤脚（同相输入端）所接的一固定电平进行比较放大后，获得一组驱动电压信号，该驱动电压信号送至驱动输出级，经驱动输出级放大后，获得IGBT的驱动电压信号，使IGBT在不同功率下同步地导通、截止。
同步电路的具体工作原理，请见本书第4章的相关内容。
3.5 锅具检测电路
锅具检测电路通常也简称为检锅电路，它是各款电磁炉都必不可少的电路，也是非常重要的电路，检修任何一款电磁炉，都首先要搞清楚这款电磁炉的锅具检测电路的工作原理。
锅具检测电路的结构形式有很多种，但其工作原理却不外乎两种。
第一种锅具检测原理是：单片机通过检测单位时间内反馈回单片机的脉冲个数的多少，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具及锅具的材质、放置的位置和锅具的底部尺寸是否合适。基于这种原理进行锅具检测的电路基本上都是从同步电路处（即电压比较器的输出端，下同）引出一系列方波脉冲送至单片机。还有的比如美的、苏泊尔等品牌的电磁炉中，有部分型号的锅具检测信号端与启动电压信号共用一个单片机端口。在电磁炉开机时，该端口向同步电路的输出端发送一系列启动脉冲串，该脉冲串也称开机试探信号，该开机试探信号打破电磁炉的同步电路在静态时的平衡状态，迫使电磁炉的IGBT进入振荡工作状态，然后单片机根据从同步电路输出端反馈回来至单片机的脉冲个数，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具，以及锅具的材质、位置和锅具的底部尺寸是否符合要求。当电磁炉台面上放置有符合要求的锅具时，IGBT的振荡相当于是阻尼振荡，在单位时间内反馈回单片机的脉冲个数相对较少，单片机根据此脉冲个数判断电磁炉上放置有锅具，而且锅具放置的位置、锅具的材质以及锅具的底部尺寸均符合要求；当电磁炉的台面上未放置锅具，或者所放置的锅具的材质、位置、锅具的底部的尺寸不符合要求时，IGBT的振荡相当于是自由振荡，在单位时间内从同步电路的输出端向单片机反馈的脉冲个数相对较多，单片机根据此脉冲反馈信号，判断电磁炉的台面上未放置锅具，或者锅具的放置位置、锅具的材质不符合要求。
另一种锅具检测原理是：单片机通过检测电路中某一点的电位变化情况来判断电磁炉的台面上有无锅具及锅具的材质、位置是否符合要求。基于这种电路原理进行锅具检测的电路，其结构形式一般有以下3种。
①第一种锅具检测电路采用电流互感器检测方式，该方式也是最常见的一种锅具检测方式。其原理是通过电流互感器检测主回路中电流的变化情况，经过二极管整流处理后，获得一个随电磁炉工作电流变化而变化的电压信号，然后将该电压信号送至单片机。单片机根据该电压信号的高低变化幅度判断电磁炉台面上是否放置有锅具，以及锅具所放置的位置、锅具的材质是否符合要求。
电流互感器的接法一般都是串联在桥式整流器的前级，也有的电磁炉将电流互感器串联在功率IGBT的发射极。
②第二种锅具检测电路原理是采用电阻降压式获得工作电流、电压信号，即在IGBT的发射极与桥式整流器之间串联一只电阻值很小的功率电阻（通常采用一截比较粗的康铜丝），根据电磁炉在不同工作状态下（有锅具和无锅具时的工作电流不同）该电阻上的电压幅度不同，检测主回路电流的变化情况，从而获得一个很微弱的信号电压。该信号电压一般分为两路，分别送入运算放大器：一路经运算放大器放大后送至单片机，单片机根据该能够反应主回路电流变化情况的电压信号的高低，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具，以及锅具的材质、放置的位置是否符合要求；另一路经运算放大器放大后送入单片机的另一个端口，单片机根据此电压信号的变化幅度作电磁炉的过流保护。
③第三种锅具检测电路是通过在桥式整流器的负极与整机的负极之间串联一只电阻值很微小的功率电阻（有的如尚朋堂SR-16××等系列的电磁炉从桥式整流器的负极附近的、比较宽的敷铜箔就近取得微弱的信号电压进行放大，再经过多级积分电路后送入单片机）。电磁炉在不同工作状态下从该电阻的上端口获得一个随整机电流变化的、十分微弱的信号电压，该信号电压经运算放大器放大后送入单片机，从而实现锅具的检测及整机过电流保护。
图3-5-1是万家乐MC18AC电磁炉的锅具检测电路原理图。该款电磁炉的锅具检测电路是典型的通过检测单位时间内脉冲个数的方式进行检测锅具的。在同步电路的电压比较器IC1C（LM339）的脚（输出端），通过插线排CN1-3将同步脉冲电压信号送入单片机的锅具检测端口，即PAN端口。电磁炉在正常工作时，在电压比较器IC1C的脚（输出端）输出一系列方波脉冲。图3-5-1 万家乐MC18AC电磁炉的锅具检测电路原理图
电磁炉处于待机状态时，经电阻分压，同步电路的电压比较器IC1C的脚（反相输入端）的电压约为3.07V（以直流电压为＋310V计算），脚（同相输入端）的电压约为3.34V。因此，当电磁炉处于待机状态时，电压比较器IC1C的脚（输出端）输出为高电平。按下开机键后，单片机通过插线排CN1-5输出数微秒宽的高电平开机脉冲信号IGBTEN，该高电平开机脉冲信号通过电容C20耦合至电压比较器IC1C的脚反相输入端，并使该脚的电平高于脚（同相输入端）的电平，从而改变同步电路的电压比较器IC1C在待机时的平衡状态，脚（输出端）变为低电平。IC1C的脚输出低电平信号后，电压比较器IC1A的⑥脚（反相输入端）的电压瞬时降低，并且低于⑦脚（同相输入端）的脉宽调制电压信号，则①脚（输出端）输出高电平，IGBT的驱动电压信号输出电路输出驱动电压信号，使IGBT突然导通，然后高频谐振电容与加热线圈盘产生高频振荡。当电磁炉上放置有符合要求的锅具时，高频振荡时释放出的能量被锅具吸收，此时高频振荡相当于阻尼振荡，在单位时间内，从电压比较器IC1C的脚（输出端）输出的脉冲个数相对较少；当电磁炉上没有放置锅具，或者所放置的锅具的材质、放置的位置及锅具的底部尺寸不符合要求时，高频振荡电路相当于是自由振荡，在单位时间内，从电压比较器ICIC的脚（输出端）输出的脉冲个数相对较多，单片机根据此端口在单位时间内输入的脉冲个数的多少，与其内部程序设定的数值进行比较，从而判断电磁炉上是否放置有锅具，以及锅具材质、位置和底部尺寸是否符合要求。
图3-5-2是TCL的TC19G电磁炉的锅具检测电路的原理图。该款电磁炉的锅具检测原理与万家乐MC18AC电磁炉的锅具检测原理相近。从同步电路的电压比较器U1A的①脚（输出端）输出的电压经图3-5-2 TCL TC19G电磁炉的锅具检测电路的原理图电阻R50由插线排CN1-3送入单片机的锅具检测端口，即PAN端口。与万家乐MC18AC电磁炉的锅具检测端口所不同的是，该机的PAN端口是个复用端口，有以下两个功能：第一个功能是，在开机之初，单片机先从该端口输出数微秒宽的低电平开机脉冲电压信号，以打破同步电路电压比较器的初始平衡状态，使IGBT导通，高频谐振电容与加热线圈盘并联形成高频振荡；第二个功能是，当IGBT导通，电路产生高频振荡后，该端口又变成锅具检测信号的输入端口。从电压比较器UIA的①脚输出端输出一系列方波信号送至单片机的PAN端口，单片机根据单位时间内输入此端口的脉冲数量与单片机内部的程序设定的数值进行比较，判断电磁炉的台面上是否放置有锅具，以及所放置的锅具的材质、放置的位置和锅具的底部尺寸是否符合要求。
图3-5-3是格力GL-SC20电磁炉的锅具检测电路的原理图。图3-5-3 格力GL-SC20电磁炉的锅具检测电路的原理图
该款电磁炉的锅具检测电路原理是采用电阻取样的方式，通过检测电阻上的电压变化情况，单片机判断电磁炉上有无锅具。
在IGBT的发射极与桥式整流器之间串联一只阻值很小的电阻R48（一截康铜丝），该电阻的上端经电阻R32引出随着电磁炉工作电流同步变化的电压信号，该同步电压信号又分为两路：一路经电阻R36、电容C23通过插线排CN3-3送至单片机作锅具检测电压信号；一路直接送至电压比较器的U1A⑥脚（反相输入端），与电压比较器的⑦脚（同相输入端）的脉宽调制电压信号比较后，在①脚输出端获得调制后的脉宽调制电压信号的直流电平，以进一步控制、调节电磁炉的整机功率输出。
在开机之初，单片机经插线排CN3-3输出一组开机脉冲电压信号，该开机脉冲电压信号经电容C23耦合后，接至电压比较器U1D的⑧脚（反相输入端），打破同步电路电压比较器U1D的初始平衡状态，导致IGBT突然导通，从而使高频谐振电容与加热线圈盘形成高频振荡。当电磁炉上放置有符合条件的锅具时，流过IGBT的电流较大，在电阻R48的上端口的电压降就高，即产生的负电压就大，这个能够随着工作电流呈线性变化的电压信号经过电阻R32、R36及电容C23耦合后，通过插线排CN3-3连接到单片机上，单片机根据此电压信号的高低，判断电磁炉的台面上是否放置有无锅具，以及锅具材质、放置的位置及所放置的锅具的底部尺寸是否符合要求。
图3-5-4是三角RC-16A锅具检测电路的原理图。该款电磁炉的锅具检测电路的原理属于电位式锅具检测，即电流互感器B2的次级通过二极管D03～D06整流后，其正极经电阻R16、R60接到单片机的脚。当电磁炉的台面上未放置锅具，或者所放置的锅具的材质、放置的位置及所放置的锅具的底部尺寸不符合要求时，则流过主回路的电流很小，在电流互感器B2的次级感应的电压极低，从而使加在单片机的信号电压也极低，单片机根据此低电压判断无锅具，并发出无锅具报警声，同时相应指示灯点亮；当电磁炉上放置有符合要求的锅具时，电源主回路上有较大的工作电流通过，电流互感器B2的次级感应出较高电压，该电压加至单片机的脚，与单片机内部程序设定的基准电压数值进行比较后，判断出电磁炉的台面上放置有锅具，并且所放置的锅具的材质、放置的位置均符合要求，电磁炉进入正常加热状态。图3-5-4 三角RC-16A锅具检测电路的原理图
另外，电流互感器B2次级感应的电压信号经二极管整流后，其负极一端经电阻R62接＋5V，另一端经电阻R63接地，其目的是为了提高电流互感器的感应电压信号的灵敏度；其正极通过可调电位器DW、电阻R18接地。可调电位器DW用来调节电流感应的电压信号的反馈量，通过该功率调节电位器，将从电流互感器获得的、随着电流大小呈线性变化的电压信号反馈给单片机，从而控制电磁炉整机的最大输出电流，亦即控制电磁炉整机的输出功率。在功率调节回路中，串联电阻R18的目的是为了防止误调节功率整定电位器DW至零位，致使将电流反馈电压信号对地短路，单片机因接收不到电流反馈电压信号，造成电磁炉整机输出电流失控，从而进一步造成损坏IGBT。其次，该端口还具有电磁炉过流保护的作用。当整机瞬时工作电流过高时，在电流互感器B2的次级电压也同步呈线性升高，单片机根据反馈回来的高电压信号，就会自动作出降低甚至停止输出脉宽调制电压信号，也即功率电平的指令，防止损坏IGBT。
图3-5-4中电容C26、电阻R61起滤除高频干扰的作用，使电磁炉能在调定功率范围内稳定、可靠地工作。
3.6 过温保护电路
电磁炉在正常工作时，由于其IGBT处于大电流、高电压、高频率导通和截止状态而产生大量的热量，为了保证IGBT不致因温度过高而损坏，除了要采取合适的降温措施外，同时还必须有过温保护电路；另外，为了防止电磁炉在放置锅具状态下长时间干烧而损坏，甚至发生火灾事故，电磁炉中也必须设置过温保护电路。过温保护电路信号同时还是电磁炉实现保温等智能功能的反馈信号。
电磁炉的过温保护取样检测点有如下几个：在IGBT上放置感温热敏电阻，在散热片上安装热继电器触点或者感温热敏电阻，在炉台下面放置感温热敏电阻，在加热线圈盘上放置感温热敏电阻。
过温保护电路的结构形式相对单一，一般加热线圈盘上的温度检测电路的结构是：将＋5V直流电源通过温度检测热敏电阻与另外一只普通的固定阻值的电阻串联后对地分压（热敏电阻可以接在电源正极端，也可以接在电源的负极端），从中间的分压点取出随温度变化的电压值并送入单片机。单片机根据此变化的电压信号与程序设定的数值变化范围进行比较，确定是否输出保护控制信号。
IGBT的温度检测电路的结构一般是：IGBT的温度检测热敏电阻一端接电源的负极（地），另一端经一只固定电阻值的电阻接＋5V电压，从中间的分压点取出随温度变化的电压信号送入单片机。单片机据此电压的高低变化情况与其内部程序设定的基准数值进行比较，确定是否输出保护控制信号。
根据温度检测热敏电阻在电路中的接法的不同，过温保护分为低电位动作和高电位动作两大类：有的电磁炉过温保护是低电位动作，即感温电压下降到一定程度时，单片机即发出关机保护指令；有的电磁炉过温保护是高电位动作，即感温电压上升到一定程度时，单片机发出关机保护指令。有的电磁炉对加热线圈盘上的热敏电阻及IGBT上的热敏电阻分别采用高、低电位动作的接线形式。
图3-6-1是富士宝IH-P205C电磁炉的过温保护电路原理图。
该电磁炉的IGBT的热敏电阻SENSOR一端接＋5V电压，另一端通过电阻R32接地，属高电位动作。当IGBT上的温度越高，则其温度检测热敏电阻图3-6-1 富士宝IH-P205C电磁炉的过温保护电路原理图的电阻值就越小，在电阻R32上的分压就越高，该电压经电阻R31送至单片机的⑦脚，单片机根据此电压的高低与其内部的程序设定值进行比较，决定是否进行关机保护。加热线圈盘热敏电阻TM一端接地，另一端经电阻R40接＋5V电压，该端保护属低电平动作。加热线圈盘上的温度越高，热敏电阻的电阻值就越小，在该中点的电压分压值就越低，经电阻R41送入单片机⑥脚的电压就越低。单片机根据此电压的高低与程序设定的动作数值进行比较，作出是否发出关机指令的命令。
图3-6-1中电容C7、C20为高频旁路滤波电容，作用是防止高频脉冲对单片机产生干扰，造成过温保护电路误动作。
图3-6-2是尚朋堂SR-1607C电磁炉的过温保护电路的原理图。图3-6-2 尚朋堂SR-1607C电磁炉的过温保护电路的原理图
加热线圈盘的热敏电阻NTC与电阻R88并联后，再与电阻R61串联，分别接在＋5V电压和地端，从其中点通过电阻R67送入单片机的⑦脚（过温保护输入端口AN1）；IGBT的温度传感器热敏电阻NTC与电阻R15、R47串联后分别接在＋16V电压与地之间，从其中点取出电压信号通过稳压二极管ZD2、电阻R49、三极管Q2接入AN1端口。
工作正常时，热敏电阻NTC在常温状态下电阻值为100kΩ，单片机的⑦脚（过温保护输入端口AN1）电位约为0.13V。加热线圈盘的NTC电阻因温度上升而减小时，在电阻R61上的电压降跟着同步上升，当该点电压上升至一定程度时，单片机发出停机保护信号；当IGBT的NTC电阻因温度上升而减小时，电阻R47上的电压降也跟着同步上升，当温度上升至一定程度时，稳压二极管ZD2击穿，三极管Q2因正向偏置而饱和导通，单片机的过温保护端口AN1电位拉低接近于地，单片机发出停机保护信号。
图3-6-3是尚朋堂SR-CH2008W电磁炉过温保护电路原理图。图3-6-3 尚朋堂SR-CH2008W电磁炉过温保护电路原理图
该款电磁炉的过温保护电路与SR-1607C的不同，它将加热线圈盘的温度检测和IGBT的温度检测信号分别送入单片机的相关引脚。
①电磁炉台面温度过高保护电路工作原理。
电磁炉台面温度检测热敏电阻NTC一端经插座CN2接电源负极，另一端经电阻R17接＋5V电源。该电路中点处的分压正常时约为4.7V，该电压分为两路：一路经电阻R16接至单片机的⑦脚（AN1端），电容C20为抗干扰电容；另一路经电阻R95接至运算放大器U2B的⑤脚（同相输入端）。⑥脚（反相输入）电压为电阻R99、R100对＋5V电源的分压值，该点电位大约为0.74V，即正常情况下，运算放大器的⑤脚（同相输入端）电位高于⑥脚（反相输入端）的电位，⑦脚（输出端）输出高电平，大约为＋18V。该高电平经电阻R117又分为两路：一路经二极管D58接电压比较器U4A的输出端和二极管D59的阴极，使二极管D58因反向偏置而截止，因此对IG电压信号没有影响；另一路电压信号经电阻R117、R97分压后约为6.39V，该电压接至电压比较器U4B的⑦脚（同相输入端），⑥脚（反相输入端）接＋5V电源，经电压比较器比较后，①脚（输出端）相当于与电路断开，对驱动输出级电路没有影响。
当温度检测热敏电阻NTC因温度上升，其电阻值降低至一定值时，AN1的电压低于单片机设置的下限报警幅值，单片机做出相应动作，停止输出脉宽调制电压信号，同时控制面板上显示发热线圈盘热敏电阻NTC短路故障代码E2。另一方面，该低电平电压信号将电压比较器U4B的⑦脚同相输入端电位拉低，低于⑥脚反相输入端的＋5V电压，①脚输出端输出低电平，该低电平将驱动输出级三极管Q53的基极电位拉低，其因无正向偏置电压而截止，IGBT因无V驱动电压D而截止，整机无功率输出。当温度检测电阻NTC因故出现开路情况时，AN1端电压升高，单片机也做出相应动作，停止输出脉宽调制电压信号，同时在控制面板上显示发热线圈盘开路故障代码E1。
图3-6-3中，温度检测热敏电阻NTC处所并联的电阻R93的作用是：冬季环境温度过低时，热敏电阻NTC的电阻值增加的幅度较大，容易引起单片机发出温度异常故障代码，使整机不能进入工作状态，即不能正常开机。并联该电阻后可以相对抵消热敏电阻NTC的电阻增加值，从而避免冬季温度过低时出现不能正常开机的现象。
②IGBT温度过高保护电路工作原理。
IGBT的温度检测热敏电阻NTC一端接电源负极，另一端经电阻R115、R29接＋5V电源，电路中点处即为IGBT温度过高保护电压信号IG。正常情况下的IG电压信号在1.5～4.4V内变化。热敏电阻NTC在常温下的电阻值为100kΩ时，电路中点处的IG电压值约为4.26V，该电压经电阻R13接至单片机的⑤脚AN3端口。电磁炉处于正常工作状态下时，热敏电阻NTC的电阻值会随着IGBT温度的升高而同步下降，当IGBT的温度达到设定保护温度时，也就是热敏电阻NTC的电阻值下降到一定值时，送入单片机⑤脚的IG电压信号达到单片机的设定值，单片机发出关机信号。同时，控制面板上显示IGBT温度过高保护故障代码（也是IGBT的热敏电阻NTC短路故障代码）E4。当IG电压信号超过4.5V时，单片机发出IGBT的热敏电阻NTC开路故障代码E3，整机不能进入工作状态（开不了机）。在电磁炉正常工作期间，IG电压信号是一个变值，单片机能够根据该处的电压变化，自动地对输出功率进行微调，以保证电磁炉能在较长时间内稳定地工作。
3.7 过流保护电路
为了防止电网中的高频峰值脉冲及其他原因造成IGBT因过流而损坏，电磁炉均设有过流保护电路。
过流保护电路的过流信号的获取方式与通过检测电位方式检测有无锅具的电路原理相同，即一般通过以下两种途径获得。
一种是通过电流互感器检测主回路的电流变化情况，从电流互感器的次级获得一个随工作电流变化而变化的电压信号，该电压信号经二极管整流，电容滤波后获得脉动电压信号送入单片机，单片机根据该电压信号的高低，与单片机内部设定动作值进行比较，从而发出是否进行过流保护的指令。
另一种是IGBT的发射极对地（整机的负极）串联一只阻值极小的电阻（美的、苏泊尔等电磁炉一般用一截康铜丝，尚朋堂电磁炉通过改变印制电路板的宽度来实现极小阻值的变化），将该处电位变化情况经运算放大器放大后送入单片机。
在实际维修中发现，采用前一种方式即通过电流互感器方式检测过流信号的过流保护电路，因电流互感器次级变值而导致电磁炉整机不检锅的故障率较高；采用后一种方式即通过在功率IGBT的发射极串联电阻获取过流保护信号的过流保护电路，因电磁炉在正常工作时通过该电阻的电流较大，导致该电阻因长期过热而虚接，致使电磁炉出现不检锅的现象，这是电磁炉的通病。
图3-7-1是苏泊尔C21A01电磁炉过流保护电路原理图。图3-7-1 苏泊尔C21A01电磁炉过流保护电路原理图
具体工作原理如下：
取自康铜丝的微弱的电压信号经电阻R017加至运算放大器IC601的⑥脚（反相输入端），⑤脚（同相输入端）接电源的负极。运算放大器IC601的⑦脚（输出端）经隔离二极管D603和电阻R012接至电压比较器IC2B的⑤脚（反相输入端），电压比较器IC2B的④脚（反相输入端）接约2.5V的基准电压，②脚（输出端）经电阻R604加至控制三极管Q602的基极，该输出端同时还经上拉电阻R605接＋5V直流电压。
当有浪涌电压通过IGBT时，流过康铜丝的电流就会同步增大，康铜丝上的电压降也随着增大，送入运算放大器IC601的⑥脚（反相输入端）的负电压也就越大，则⑦脚（输出端）的输出为高电平。该高电平经二极管D603、电阻R012后，加至电压比较器IC2B的⑤脚（同相输入端）的电压升高，并且当电压比较器的⑤脚（同相输入端）的电压高于④脚（反相输入端）的电压时，②脚（输出端）变为高电平，该高电平使开关控制三极管Q602因正向偏置而导通。开关控制三极管Q602导通后，将功率调整电路的电压比较器IC2C的脚（输出端）的功率电平近似对地短路，则IGBT的驱动电压信号的输出电路因无功率电平而停止工作，IGBT因无驱动电压而截止，以实现电磁炉的过流保护。
图3-7-2是尚朋堂英达讯系列MI-K19D电磁炉过流保护电路原理图。图3-7-2 尚朋堂英达讯系列MI-K19D电磁炉过流保护电路原理图
电阻R17就近接在IGBT的发射极，以获得微弱的负载电流反馈信号，该微弱的信号经三极管Q1（贴片元器件）放大、电容C10耦合后，产生电流检测信号，反馈电压信号CS送入电压比较器U3D的脚（反相输入端），U3D的11脚（同相输入端）经电阻R32、稳压二极管ZD2接＋19V直流电压，脚（输出端）经电阻R24接电压比较器U3C的⑧脚（反相输入端），该端也是脉宽调制电压信号的输入端，以实现对脉宽调制电压信号高低变化幅度的控制，从而控制IGBT的驱动电压信号的高低变化。当负载电流过大时，经三极管Q1放大后加至电压比较器U3D的脚（反相输入端）的电压高于脚（同相输入端）的电压，脚（输出端）经电阻R24将脉宽调制信号电压拉低，从而使驱动信号电压变低，IGBT的驱动电压信号V降低，导致整机D输出功率降低，达到过流保护的目的。
3.8 IGBT的驱动电压（VD）形成电路
IGBT的驱动电压形成电路的作用是为IGBT提供开关脉冲电压，该电路处于整机电路的后级，因此也称功率输出驱动级电路。驱动电路是否工作受到开、关机电路、功率整定电路及过温、过流、过压等保护电路的控制。驱动电路的结构形式有以下两种。
一种是集成电路式驱动电路，这种电路结构主要在较早期生产的电磁炉中应用，而且驱动集成电路都是日本东芝公司生产的TA8316专用驱动集成电路。
另一种是采用分立式晶体管组成的图3-8-1 易厨C16A电磁炉的驱动推挽驱动输出电路。这种电路的结构形电路原理图式也是现在生产的电磁炉中应用得最多的电路结构形式。这种电路通常采用的三极管型号有8050、8550及C1815、A1015两种。
图3-8-1是易厨C16A电磁炉的驱动电路原理图。
从电压比较器U3B的②脚输出的功率电平经电阻R11送入驱动集成电路TA8316的①脚，经过放大后从⑦脚输出，送至IGBT的基极。
图3-8-2是尚朋堂K19D电磁炉的驱动电路原理图。图3-8-2 尚朋堂K19D电磁炉驱动电路原理图
电压比较器U3D的脚输出的功率电平经三极管Q5、Q3倒相、放大后，经电阻R15加至IGBT的基极。
3.9 延时开机电路
由于电磁炉的单片机控制电路相对于电源电压的建立具有一定的延迟，电磁炉通电开机的瞬间，如果不采取一定保护措施，IGBT有可能受到过流的冲击而损坏。因此，为了防止开机瞬间造成IGBT损坏，电磁炉中一般都设置有延迟开机电路，也称缓启动电路。该电路一般接在IGBT的驱动电压信号（V）输出电路处。电磁炉通电瞬间，D该延迟电路使IGBT的驱动电压输出电路处于截止状态，一般延迟时间在1s左右，通过控制IGBT的驱动信号电压来达到延时开机的目的。
图3-9-1是苏泊尔C19S01-A（主板号是QF-217-03）电磁炉延时开机电路原理图。图3-9-1 苏泊尔C19S01-A电磁炉延时开机电路原理图
220V交流市电由整流桥堆BR001整流后，经电阻R013、R014、R015分压后，获得约为3.6V的电压，该电压再经过二极管D701加至电压比较器IC2B的⑤脚（同相输入端），④脚（反相输入端）一路通过电阻R706接＋5V电源，另一路经电容C707接电源负极。IC2B的②脚（输出端）一路经电阻R703接＋15V电源，另一路经电阻R702接至三极管Q701的基极。
电磁炉通电瞬间，由于电容C707的充电作用，电压比较器IC2B的④脚（反相输入端）的电位低于⑤脚（同相输入端）的电位，②脚（输出端）相当于与电路断开，三极管Q701经电阻R703、R702接＋15V电源，从而正向偏置而导通。三极管Q701导通后，三极管Q601截止，三极管Q602，Q603导通、Q604截止（电路中未画出），从而使IGBT因无驱动电压信号而截止。电容经过1s后充电结束，电压比较器IC2B的④脚（反相输入端）的电压高于⑤脚（同相输入端）的电压，②脚（输出端）输出低电平，三极管Q701基极因无正向偏置而截止，电磁炉进入正常待机状态。
另外，该款电磁炉在进入正常待机状态后，延迟开机电路就变成了＋300V过压保护电路了。当＋300V电压因故偏高时，电压比较器IC2B的⑤脚（反相输入端）电位将高于④脚（同相输入端）的电位，则②脚（输出端）相当于与电路断开，则三极管Q701又会因正向偏置而导通。三极管Q701导通后，将来自功率整定电路的驱动脉冲电压信号拉低，则IGBT的驱动电压输出电路停止工作，IGBT因无驱动电压而截止，从而达到保护IGBT的目的。
3.10 风扇电机运行驱动及检测电路
电磁炉在正常工作时，其IGBT会产生大量的热量，如不采取降温措施，及时将热量排出机外，不仅会造成IGBT因温度过高而损坏，而且还可能使电磁炉因过温保护而处于断续加热状态。因此，电磁炉必须要采取一定方式的降温措施。
目前，所有电磁炉都采用电风扇运转降温的方式，即风冷式。风扇电机的驱动电压信号都来自单片机。另外，在有的电磁炉中，由于单片机的输出端口有限，于是将风扇电机驱动电压信号的端口与其他功能端口（一般是蜂鸣器端口）复用，即一个端口既可以输出风扇电机驱动电压信号，又可以在必要时输出报警蜂鸣器驱动信号。风扇电机的驱动电路原理很简单，一般都是通过一只三极管控制风扇电机的停止和运行。
图3-10-1是尚朋堂MI-K19D电磁炉风扇电机驱动电路原理图。图3-10-1 尚朋堂MI-K19D电磁炉风扇电机驱动电路原理图
单片机U1的⑤脚AN3端口输出的控制信号，一路经电阻R53、二极管D60、电阻R83和R82加至风扇驱动电机的驱动三极管Q52的基极，三极管Q52的集电极经风扇电机接＋12V直流电源。电磁炉进入正常工作状态后，驱动三极管因正向偏置而导通，＋12V电源经风扇电机驱动三极管Q52的集电极、发射极（也就是电源的负极），风扇电机进入正常运转状态。
单片机U1⑤脚输出的信号另一路经电阻R54加至蜂鸣器的驱动三极管Q51的基极。电磁炉正常工作时，三极管Q51因正向偏置而导通，三极管Q51导通后，将蜂鸣器BZ1短接，蜂鸣器不发出声响。电磁炉台面上未放置锅具，或者放置的锅具的材质、位置不符合要求时，以及电磁炉部分电路出现不正常保护时，单片机U1的⑤脚输出的电压信号不再是固定的直流电平，而是一定频率的脉冲电压信号，该脉冲电压信号使并联在蜂鸣器上的三极管Q51处于断续的导通与截止状态，蜂鸣器BZ1发出报警声响。
图3-10-2是华尔顿WP180B-5电磁炉风扇电机驱动电路原理图。图3-10-2 华尔顿WP180B-5电磁炉风扇电机驱动电路原理图
该款电磁炉的风扇电机的驱动原理很简单，也是电磁炉中最常见的风扇电机驱动方式。电磁炉进入正常工作状态后，单片机的脚输出一个直流高电平，该电平经电阻R3加至驱动三极管Q3的基极，集电极经风扇电机接＋12V直流电源。三极管Q3导通后，＋12V电源经三极管Q3的集电极、三极管Q3的发射极（也就是电源的负极）给风扇电机供电，电机进入正常运转状态。
图3-10-2中，二极管D7的作用是保护驱动三极管Q3。其保护原理是：当风扇电机停止运行时，电机会产生一定幅值的反向电动势，为了防止该反向电动势将三极管Q3击穿，风扇电机上并联一只二极管D7，使该反向电动势经过D7形成放电回路，从而达到保护驱动三极管的目的。
鉴于风扇电机对电磁炉正常、稳定地工作有着十分重要的作用，在很多品牌电磁炉中，通常都设置有风扇电机运行状态检测电路。风扇电机的检测保护电路的工作，基本上都是通过检测风扇电机的电流情况来完成的。也有的电磁炉，如尚朋堂SR-CH2008W（新款）型电磁炉的风扇电机的保护是根据风扇电机上的电压降落幅度来进行的。
图3-10-3是澳洲袋鼠UC18电磁炉的风扇电机检测保护电路原理图。图3-10-3 澳洲袋鼠UC18电磁炉的风扇电机检测保护电路原理图
图3-10-3中，电阻R2为电流取样电阻。风扇电机正常运行时，取样电阻R2上的压降小，三极管Q2不导通；当风扇因某种原因导致电流过大时，取样电阻R2上的压降增大，三极管Q2的基极电位低于发射极的电位，Q2因正向偏置而导通。＋20V电压经电阻R9、R22分压后，通过插线排CN3-7送至单片机。单片机接收到该高电平信号后，判断为风扇电机运行异常故障，进一步发出停机保护指令。
图3-10-4是易厨C16A电磁炉风扇电机检测保护电路原理图。图3-10-4 易厨C16A电磁炉风扇电机检测保护电路原理图
图3-10-4中，电阻R78为取样电阻，该电阻的上端口经电阻R88送给单片机②脚一个电压信号，单片机根据此电压的变化范围判断风扇电机是否正常运行。当风扇电机因某种原因导致电流偏小或偏大，超过一定范围时，取样电阻R88的电压信号也在一定范围内波动，单片机据此判断风扇电机工作异常，便会发出停机保护信号，从而达到保护整机的目的。根据实测，送入单片机②脚的电压信号正常时约为0.5V，当该点电压高于0.55V或者低于0.45V时，单片机就会发出保护停机信号。
图3-10-4中，电解电容C27起稳定取样电压信号的作用，稳压二极管的作用是防止风扇及其驱动电路元器件发生故障，导致送入单片机的风扇电机检测电压值太高而将其损坏。
图3-10-5是尚朋堂SR-CH2008W电磁炉风扇电机运行状态检测电路原理图。图3-10-5 尚朋堂SR-CH2008W电磁炉风扇电机运行状态检测电路原理图
风扇电机的上端口通过电阻R14接至三极管Q4的基极，发射极接＋5V电源，集电极分别通过二极管D9、D11、电阻R2接至单片机的③脚PA1端口，用以控制启动电压信号SB的状态，接至单片机的⑤脚AN3端口与IGBT的过温保护端口相接。
当风扇电机因故对地短接使加在三极管Q4基极与发射极之间的电压达到其正向导通电压时，三极管Q4导通，一方面使启动电压信号SB升高，另一方面使IGBT的过温保护端口电压升高，从而使IGBT可靠截止，以实现风扇电机的异常保护。
另外，该款电磁炉的风扇电机异常检测电路同时还具有＋18V电源过载、短路保护作用。
第4章 部分主流品牌电磁炉整机电路工作原理精讲
对于一台电气设备，只要理解、掌握了它的工作原理，那么维修时就不会觉得很难。正是基于这一理念，本章通过对目前市场上占有率较大、属于主流品牌电磁炉的整机工作原理、各单元电路的工作原理进行详细、反复的介绍，以便使读者对电磁炉的工作原理有一个比较全面、系统的了解。
虽然目前电磁炉的品牌较多，但其工作原理基本都十分相近，因此本章只对尚朋堂、苏泊尔、美的、九阳等典型品牌电磁炉及最近市场上出现的电磁炉万能板的电路原理进行介绍。
4.1 尚朋堂部分型号电磁炉的整机工作原理
尚朋堂是我国电磁炉行业中较早的专业电磁炉品牌，它的规格全、型号多、市场拥有量较大。尚朋堂早期电磁炉以SR-16××系列为主，市场占有率也最大，其电路也较为典型。尚朋堂后期很多系列、款型的电磁炉的电路原理都是在此基础上，对部分单元电路作了适当变更、改进或者简化而已。因此，理解、掌握此系列电磁炉的电路原理，对维修尚朋堂其他各系列电磁炉十分重要。
尚朋堂SR-16××系列电磁炉又分老款、新款和超薄系列。新款SR-16××系列的电磁炉与老款SR-16××系列电磁炉相比，由于较多采用贴片电阻、电容及集成电路，因此其主板从正面看，显得相对简洁一些。新款SR-16××系列电磁炉所包含的型号有SR-1617B、SR-1625A/B、SR-1619、SR-1623等，超薄系列所包含的型号有SR-1618、SR-1621等。
尚朋堂电磁炉中、后期的型号还有：
①SR-11××系列，该系列所包含的机型有SR-1126、SR-1136、SR-1120、SR-1166、SR-1186、SR-1266、SR-1336、SR-8236、SR-8246、SR-8266及SR-8336等；
②双灶SR-26/27××系列，该系列电磁炉所包含的机型有SR-2626AR/L、SR-2766R/L及SR-2786R/L等，该系列电磁炉的直流电源与SR-11××的电磁炉的直流电源一样，均为开关电源；
③双灶SR-28××系列，该系列的电磁炉所包含的机型有SR-2886R/L、SR-2866R/L、SR-2886R/L、SR-4526、SR-4528及SR-3386等；
④新款双灶SR-22××系列，该系列的电磁炉所包含的机型有SR-2268、SR-2328、SR-2326、SR-2526、SR-2528及SR-2266等；
⑤电磁炉泡茶机SR-16系列，该系列的电磁炉所包含的机型有SR-16-T1、SR-16-T2；
⑥英达讯MI系列，该系列的电磁炉所包含的机型有MI-F19、MI-F20、MI-F20L、MI-B21L、MI-K19D、MI-B20、SR-B20及SR-1637D等。
另外，尚朋堂电磁炉还有新、老款SR-2008W系列、SR-1910系列、SR-181F系列等。其中，SR-181F系列所包含的型号有SR-2101KD、SR-2004D及SR-2003KD等。
尚朋堂电磁炉的系列、型号较多，但其大体工作原理基本相同，故本书只对部分具有代表性的机型，如SR-1607C、MI-K19D及SR-CH2008W新、老款电磁炉的电路原理进行讲解，读者若能够掌握这部分电磁炉的工作原理，那么对尚朋堂各系列的电磁炉的工作原理理解起来就不用费力了。另外，由于尚朋堂双灶电磁炉的销量较小，其维修量也相对较少，故本书未收录讲解。本书所要讲解的电磁炉的电路原理图均是作者根据该款电磁炉的实物绘制而成，因此图中有些电路的结构、部分电路的元器件参数可能与尚朋堂生产厂家所提供的电路结构、元器件参数有所不同。读者应以实物为准，以便于理解。
4.1.1 尚朋堂SR-1607C电磁炉的整机工作原理
SR-1607C型电磁炉是老款SR-16××系列中的代表机型之一，作者根据实物绘制出主板（又称电源板或功率板）电路（如图4-1-1所示）及电脑板，也称小板、直流电源板电路（如图4-1-2所示）。与该款电磁炉电路原理相同或者相近的电磁炉型号有SR-1604、SR-1604A、SR-1605、SR-1605A、SR-1608等，这些款型的电磁炉只是因功率输出不同而部分元器件的参数有所变化，同时在陶瓷面板外观、功能按键布置以及部分功能上有些差别，但功率板、电脑板的总体原理、电路结构相同。
1．电磁炉整机工作原理
当按下开机键后，从单片机的④脚和⑩脚分别输出SB电压信号和PWM电压信号。SB电压信号分别经电阻R32、R37送入电压比较器U1D脚（同相输入端）和U1C⑧脚（反相输入端），从而打破待机时的平衡状态，迫使三角波发生电路和驱动输出电路进入工作状态。脉宽调制电压信号PWM一路经电阻R68、R40和电容C29、C15组成的RC滤波电路后加至电压比较器U2D的脚（同相输入端），与10脚的三角波电压信号比较后输出功率整定电压至驱动输出级，经三极管Q3、Q4放大后产生IGBT驱动电压信号V，此开关信号通过稳D压二极管ZD1、电阻R5和R6加至IGBT的基极。＋300V直流电压高压电容C6和发热线圈盘并联后加至IGBT的集电极，在V信号的驱动下，D使IGBT工作在开关状态，控制由高压电容C6和发热线圈盘组成的LC振荡电路产生高频振荡，由此在电磁炉的台面上产生一个高频磁场，被锅具吸收后发出热量，从而达到加热食物的目的。脉宽调制电压信号PWM同时加至电压比较器U5B的⑤脚（同相输入端），以控制风扇电机与功率电路同步工作。
当电磁炉台面上未放置锅具时，从单片机U4的⑤脚（AN3端口）输出约为4kHz的脉冲，经由电压比较器U5A组成的振荡器缓冲、放大后，通过三极管Q7驱动蜂鸣器发出报警声响。单片机的⑧脚通过电阻R58、R82和稳压二极管ZD4、ZD7接电源变压器T1的次级，以实现电源过/欠电压保护。
2．单元电路原理（1）＋12V、＋16V、＋5V直流电源电路
该款电磁炉的电源电路采用变压器降压整流式直流电源电路，电路原理如图4-1-3所示。图4-1-1 主板电路图4-1-2 电脑板电路图4-1-3 直流电源电路
220V市电经电源变压器T1降压后，由次级分出两组电压：一组经二极管D12～D15整流、电容C22滤波后得到约19V直流电压。该电压又分为两路，一路由U3A、ZD5（具体稳压值详见本书后的附录的相关内容）、R53、R62、R63、Q6组成的稳压电路，获得＋16V直流电压作为整机的驱动电路、相关比较保护以及所有集成电路的工作电压；另一路经电阻R58、稳压二极管ZD4、ZD7及电阻R57分压（参见本书附录E相应机型电路原理图）得到一个随输入电源电压变化的电压信号，该变化的电压信号送入单片机的⑧脚，当输入电源电压超过一定值时，单片机停止输出相关信号，以实现该机的电源过电压保护。变压器的另一绕组电压经二极管D16～D19整流、电容C37滤波后，得到约12V的直流电压作为风扇电机的电源。该电压还经U3B、ZD6、Q8等元器件组成的稳压电路获得5V直流电压，供给单片机及相关电路。图4-1-3中稳压二极管ZD3、ZD8起限制峰值电压作用。（2）开机电路
尚朋堂各系列电磁炉的开机电路原理大致相同。按下开机键后，由单片机输出一组开机启动电压信号SB，SB为0～5V的方波电压信号，该电压信号打破待机时的相对平衡状态，使同步电路、驱动电路等进入工作状态。该款电磁炉的开机电路原理如图4-1-4所示。
在待机状态时，开机启动电压信号SB电压为高电平5V，电压比较器U1C的⑧脚（反相输入端）电位高于⑨脚（同相输入端）的5V电位，脚输出低电平，二极管D4、D5导通，将驱动极的基极电位以及三角波发生电路的电位拉低，三极管Q3截止，Q4导通，无驱动信号V输出，电磁炉不工作。D图4-1-4 开机电路原理图
按下开机键，从单片机U4的脚和④脚分别输出脉宽调制信号电压PWM和开机启动SB电压信号。脉宽调制电压信号PWM在1.9V左右，开机启动电压SB信号为0～5V的方波。脉宽调制电压信号PWM经由电阻R68、R40、C29、C15积分滤波后（参见本书附录E相应机型电路原理图），获得一个比较平滑的直流电平加在电压比较器U2D的脚（同相输入端），与脚（反相输入端）的三角波进行比较，从而获得功率电平驱动信号。开机启动电压SB信号经电阻R37送入电压比较器U1C的⑧脚（反相输入端），＋16V电压经电阻R36也送入该端以提升该端输入电压幅值，以便与U1C的⑨脚（同相输入端）的5V电压进行比较。当开机启动电压信号SB为高电平5V时，与待机状态时相同，电磁炉不工作；当开机启动电压信号SB为低电平时，⑧脚（反相输入端）电平低于⑨脚（同相输入端）的电平，输出端脚相当于开路，因上拉电阻R43、R44的作用，二极管D4、D5截止，此时由电阻R41、电容C16所组成的三角波电路进入工作状态，＋16V电压经电阻R41向电容C16充电。在电容C16充电初期，由于电容上的电压较低，该电压信号加在电压比较器U2D的脚（反相输入端），低于脚的脉宽调制信号电压PWM，经电压比较器U2D比较后，从其脚（输出端）输出高电平，送到驱动输出级Q3、Q4的基极，Q4因反向偏置而截止，Q3因获得正向偏置而导通，＋16V电压经电阻R5送到IGBT的基极，IGBT在该驱动电压（V）的作用下进入导通状态，D从而使电磁炉进入正常工作状态。SB的另一路经电阻R32加在电压比较器U1D的脚（同相输入端），与脚（反相输入端）进行比较，以控制同步电路的工作状态。当SB为高电平时，U1D输出端脚相当于断路，对同步电路不起作用；当SB信号为低电平时，U1D的同相输入端电位低于反相输入端的电位，打破同步电路的初始平衡状态，②脚输出端相当于接地，使二极管D2、D3导通，D4、D5截止，使三角波电路和驱动输出电路进入工作状态。
电磁炉在启动阶段，由于IGBT尚未导通，同步电路的电压比较器U1A的⑤脚（同相输入端）的电位（约为2.38V）高于其④脚（反相输入端）的电位（约为2.18V），其②脚（输出端）相当于与电路断开，但由于经上拉电阻R48接至＋16V，使得二极管D2、D3因反向偏而截止，从而使得同步电路在IGBT进入工作状态前，对启动电压信号及其他电路不起作用。只有当IGBT在开机启动电压信号SB的作用下进入工作状态，打破同步电路的电压比较器的两个输入端电压高低状态（即原来的平衡状态），同步电路才开始进入工作状态。
如果在电磁炉台面上放置有符合要求的锅具，IGBT在开机启动电压信号SB的驱动下进入正常工作状态后，单片机U1自动将开机启动电压信号SB维持在低电平状态，对同步电路的正常工作没有影响。
图4-1-4中电容C2、C13为高频旁路电容，起抑制干扰作用。（3）同步电路
该机的同步电路与其他电磁炉的同步电路相同，电路原理图如图4-1-5所示。＋300V电压经电阻R13、R14及R18接到电压比较器U1A的⑤脚（同相输入端）；U1A的④脚（反相输入端）经电阻R16、R19～R25接IGBT的集电极。U1A的②脚输出端接二极管D2、D3，以控制三角波电路和IGBT的驱动电压信号驱动输出级电路的工作状态。在静态时，U1A的⑤脚（同相输入端）电位约为2.38V，④脚（反相输入端）电位约为2.18V，其②脚（输出端）相当于与电路断开。由于接有上拉电阻R48，二极管D2、D3均处于截止状态。此时对三角波发生电路和IGBT驱动电压信号的驱动输出级电路均没有影响，电路处于待机状态。按下开机键后，IGBT在开机启动电压信号SB的控制下，进入交替导通与截止状态，从而使得同步电路的电压比较器U1A的④、⑤脚电位跟着同步地高低交替变化，其②脚（输出端）同步地、交替地处于接地状态和开路状态，进一步使得二极管D2、D3处于与IGBT状态同步的导通与截止状态，从而控制三角波发生电路与IGBT驱动电压信号的驱动输出级电路同步地工作。图4-1-5 同步电路（4）功率整定电路
功率整定电路原理见图4-1-6。由锅具检测电路获得的工作电流反馈信号CT电压接在电压比较器U2B的⑥脚（反相输入端），其⑦脚（同相输入端）由16V经电阻R50、R38和可调电阻VR1分压后得到一可变的基准电压，经电压比较器U2B比较后，输出端所接的电阻R4限制了脉宽调制电压信号PWM的幅值，使脉宽调制电压信号PWM幅值在所调节的功率挡位上，从而达到整定功率输出的目的。减小VR1的电阻值，即降低了⑦脚（同相输入端）的电位，经与⑥脚（反相输入端）的电流反馈CT信号比较后降低脉宽调制电压信号PWM的电压幅度，从而使加在功率整定电压比较器U2D的脚（同相输入端）的电压幅度降低，经与其10脚（反相输入端）的三角波电压比较后，在其脚（输出端）得到一组占空比小功率电平，该功率电平加在IGBT驱动电压信号输出级电路的三极管Q3、Q4的基极，使该驱动电压信号输出级的平均电压幅值降低，从而使工作电流减小，达到调节功率的目的。图4-1-6 功率整定电路
图4-1-6中，电容C21、C14起滤除高频干扰作用。（5）锅具检测电路
尚朋堂电磁炉的锅具检测电路属于典型的电位式检锅电路，其电路原理如图4-1-7所示。其锅具检测原理是：通过一只100Ω的电阻R92（实物见图4-1-8），将其就近接在整流桥堆的负极，获得一较微弱的电压信号，该微弱的电压信号再经运算放大器放大后，反馈至单片机电路及功率整定电路。图4-1-7 锅具检测电路
其具体工作原理是：
当电磁炉的台面上放置有锅具时，IGBT在开机启动电压信号SB的驱动下进入导通状态，从而使得整流桥堆输出的电流较大，在锅具检测电阻上的电压就相对越低，该电压信号经电容C36滤波后，再经电阻R81送至运算放大器U3C的⑨脚（反相输入端）；其脚（同相输入图4-1-8 实物图端）直接接地，电压信号经运算放大器放大后，再经由电阻R78、R80、R85及电容C30、C31、C23组成的积分电路滤波后，送入运算放大器U3D的脚（同相输入端），与脚（反相输入端）所接的由电阻R83、R73对＋16V电压分压所得的约0.87V基准电压比较后，再经电阻R87、三极管Q9变换控制后送入单片机U4的⑧脚，单片机U4根据加在该脚电压的高低来判断有无锅具。
在U3C的输出端即⑧脚的电压，就是整机工作电流反馈电压，亦即CT信号电压。该电压在无锅具时，其电压值大约为0.1V；当在电磁炉台面上放置有符合要求的锅具后，该电压在0.3V以上。此电压的幅值随电磁炉所调的功率挡位的不同而不同，电磁炉的输出功率越大，此电压越高。该点的CT电压经电阻R86、R93分压后送入电压比较器U2B的⑥脚（反相输入端），作为功率反馈信号来控制整机的最大输出功率。（6）IGBT驱动电压信号输出电路
该款电磁炉的驱动电路见图4-1-9。IGBT的驱动电压信号V取自D对管Q3和Q4的发射极，其基极激励（驱动）信号电压，即功率电平由功率整定电路的电压比较器U2D的脚（输出端）输出，U2D的同相输入端11脚接脉宽调制电压信号PWM，反相输入端脚接由电阻R41、电容C16所组成的三角波电路的中点。在对管Q3、Q4的基极还经过二极管D3、D4分别与同步电路和开机启动电压信号SB电路相连。三角波发生电路的工作状态，由接在其中点的同步电路二极管D2和开机启动电压SB信号电路的二极管D5的工作状态决定。图4-1-9 驱动电路
在开机阶段，IGBT驱动电压信号输出级电路的工作状态只受开机启动电压信号SB电路工作状态同步控制，当IGBT进入正常工作状态后，上述两电路的工作状态就只受同步电路控制了。此时，单片机自动使开机启动电压信号维持在低电平，对同步电路及其他电路没有影响。通过调节功率按键，单片机输出不同占空比的脉冲序列PWM信号，如图图4-1-10 PWM信号4-1-10所示。该PWM电压信号与三角波电压信号经电压比较器U2D比较处理后，得到一系列占空比随功率大小而变化的脉冲序列，该脉冲再经三极管Q3、Q4放大后即形成IGBT的驱动电压信号V，驱动IGBT处于交替D饱和导通与截止状态。
根据作者维修经验以及实际测量，当在该款电磁炉电源输入回路串接60W灯泡时，其IGBT的驱动电压V正常在0.6～2.5V之间跳变，D若此电压超过2.5V，如果给电磁炉直接接通电源，则必然发生爆机故障（IGBT击穿性损坏）。（7）IGBT集电极电压过高保护——V过压保护电路C
为了防止IGBT因集电极电压过高而损坏，所有电磁炉中均设有V过压保护电路。该款电磁炉的V过压保护电路原理见图4-1-11。CC图4-1-11 V过压保护电路C
在IGBT的集电极，经电阻R20～R25、R17及R28分压后，获得一个随IGBT工作状态变化的电压信号，该电压信号接在电压比较器U1B的反相输入端⑥脚，其同相输入端⑦脚经电阻R39接＋5V电压；在U1B的输出端①脚经上拉电阻R34接＋5V电压，该端同时直接与U1C的同相输入端相连。电磁炉在正常工作时，U1B的反相输入端⑥脚的电压大约为1.4V（随所使用的万用表型号的不同以及输入电源电压的变化而略有差别），根据原理图，经理论计算，当IGBT的集电极电压超过1100V时，电压比较器U1B的⑥脚（反相输入端）的电压将超过其⑦脚（同相输入端）的＋5V电压，其输出端①脚输出为低电平，亦即U1C的同相输入端⑨脚电位被拉低，则U1C的输出端脚输出低电平，接在驱动电路基极的二极管D4和接在三角波发生电路的二极管D5同时导通，分别将两路电压信号拉低，使IGBT驱动电压信号输出级的电路和三角波形成电路均停止工作，IGBT因无驱动电压信号V而截止，从而实现其V过压保护作用。DC
实际维修中，曾经出现电阻R17开路，造成功率IGBT集电极电压过高保护电路失效，从而引起爆机的故障。（8）过流保护电路（配实物电路原理图）
该机的过流保护电路原理如图4-1-12所示。图4-1-13是该款电磁炉的过流取样电路板的实物图。图4-1-12 过流保护电路图4-1-13 过流取样电路板的实物图
该款电磁炉的过流保护电路的具体工作原理是：
通过接在IGBT发射极的电阻R12、R3获得的微弱电压信号，经三极管Q1放大后，经电容C8耦合产生电流检测信号CS，送入电压比较器U2A的④脚（反相输入端），其⑤脚（同相输入端）由＋16V电压经电阻R26、R27分压后产生一个约为1.45V的基准电压，其②脚输出端经电阻R45接电压比较器U2D的同相输入端脚，亦即脉宽调制电压PWM信号的输入端。当电磁炉整机工作电流过大时，电压比较器U2A的④脚（反相输入端）电流信号CS电压高于⑤脚同相输入端电压，其②脚（输出端）经电阻R45将脉宽调制电压PWM信号拉低，从而降低整机工作电流的输出量，达到过流保护的目的。（9）＋300V整流滤波电路
电磁炉中的＋300V整流滤波电路结构形式与彩电开关电源中的该部分电路形式相同，但因电磁炉的输出功率要比彩电的输出功率大得多，因此此部分电路元器件的参数选择存在较大差异。电磁炉中这部分电路的元器件的焊点粗大，铜箔较宽，并且通常在这部分铜箔上都要加涂一层厚厚的焊锡，其目的一方面是利于散热，另一方面也是为了增大电路板的载流量。
该部分电路如图4-1-14所示。220V交流市电经P1、P2接入电路板，再经保险管F1、滤波电容C20、滤波电感L2（厂家提供的原理图中的滤波电感L1、L3实际未接）送入整流桥堆BD整流后，再经滤波电容C5输出约＋300V直流电压。＋300V直流电压经加热线圈盘、高频谐振电容C6加到IGBT的集电极。图4-1-14 ＋300V整流滤波电路
IGBT在驱动电路的作用下，交替地处于导通与截止状态。当IGBT饱和导通时，电能转化为电磁能储存在加热线圈盘中；当IGBT截止后，加热线圈盘与高频谐振电容C6产生并联谐振，于是在加热线圈盘周围产生高频交变磁场，从而在铁质锅具的锅底产生涡流发热，达到加热食物的目的。
图4-1-14中，电阻R1、R2为放电电阻。当电磁炉使用完后，其插头从电源插座拔出时，因滤波电容C20容量较大，其中存储有一定量的电荷，为防止对使用人造成不适，甚至产生麻电感觉，通过电阻R1、R2可以及时将剩余电荷释放掉。
该部分电路当出现IGBT击穿损坏时，一般连带保险管F1和整流桥堆BD同时损坏。（10）风扇电机驱动电路
该款电磁炉的风扇电机驱动电路原理如图4-1-15所示。由图可以看出，该机的风扇电机是由脉宽调制信号PWM同步控制的。按下开机键，脉宽调制电压PWM信号的电压幅值约为2V，该信号电压加至电压比较器U5B的⑤脚同相输入端，与其⑥脚反相输入端由＋5V经电阻R56、R75分压后获得的一较低电压（约为0.05V）进行比较，因同相端电压远高于反相端电压，其⑦脚输出端相当于开路，＋12V电压经电阻R54加至三极管Q5的基极，Q5因正向偏置而导通，风扇电机运转。图4-1-15 风扇电机驱动电路
当稳压二极管ZD3、驱动三极管Q5击穿损坏或者＋16V电压异常、电压比较器U5等元器件损坏时，风扇就会出现通电一直运转的现象。（11）蜂鸣器报警电路
该机蜂鸣器驱动电路原理如图4-1-16所示。图4-1-16 蜂鸣器驱动电路
由图中可以看出，该款电磁炉的蜂鸣器驱动电路由电压比较器U5A及外围的电阻R59、R60、R65、R69、R76、R77、R72及控制三极管Q7、电阻R74和蜂鸣器BZ1组成。其具体工作原理如下。
由单片机⑤脚输出的蜂鸣器驱动电压信号AN3经电阻R59送入电压比较器U5A的③脚（同相输入端），其②脚（反相输入端）经电阻R69接＋5V电压。当电磁炉台面上未放置锅具或者所放置的锅具的材质、放置的位置不符合要求以及电路出现异常保护时，从单片机的⑤脚，即AN3端口输出频率约为4kHz的脉冲信号，经由电压比较器U5A组成的振荡电路缓冲、放大后，经电阻R72送至驱动三极管Q7的基极，从而驱动蜂鸣器BZ1发出报警声响。（12）过温保护电路的工作原理
该机的过温保护电路原理如图4-1-17所示。加热线圈盘的热敏电阻NTC与电阻R88并联后，再与电阻R61串联分别接在＋5V电压和地端，从其中点通过电阻R67送入单片机的⑦脚过温保护输入端口AN1；IGBT的温度传感器热敏电阻NTC与电阻R15、R47串联后分别接在＋16V电压与地之间，从其中点取出电压信号通过稳压二极管ZD2、电阻R49、三极管Q2接入AN1端口。图4-1-17 过温保护电路
正常时，当热敏电阻NTC在常温状态电阻值为100kΩ时，单片机的⑦脚（过温保护输入端口AN1）电压约为0.13V。当发热线圈盘的热敏电阻NTC因温度上升电阻减小时，在电阻R61上的电压降跟着同步上升，当该点电压上升至一定程度时，单片机发出停机保护信号；当IGBT的热敏电阻NTC因温度上升电阻减小时，在电阻R47上的电压降也跟着同步上升，当温度上升至一定程度时，稳压二极管ZD2击穿，三极管Q2因获得正向偏置而饱和导通，将单片机的过温保护端口AN1电位拉低接近于地，单片机也发出停机保护信号。
3．一般故障的判断和维修方法（1）一般故障的判断与检修方法（见表4-1-1）表4-1-1 一般故障的判断和检修方法续表（2）故障检修经验
根据作者对该系列电磁炉的多例维修经验，总结出该系列电磁炉的常见故障的检修方法如下，供读者参考。
①各功能按键操作正常，显示正常，在电源回路中串接灯泡试机，灯泡出现不跳变现象时，故障原因通常在同步电路的输入端，并且一般是U1A同相输入端的电阻R13、R14或者是反相输入端的电阻R19～R25中的一只开路或者变值所致，大多数是相关电阻开路，电阻变
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