《电磁炉原理及电路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁炉原理及电路（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1引言电磁灶是 应用电磁感应原理进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进 电子炊具。它使用起来非常方便，可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。电磁灶的功率一般在 700-1800W 左右。电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。按样式分类，可以分以下三种。台式电磁炉：分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。埋入式电磁炉：是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后在台面上挖个洞， 使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋入式炒菜并不方便。嵌入式电磁炉：
2、可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求。本文主要介绍利用 SPMC65P2404芯片来实现电磁炉的设计。SPMC65P2404是凌阳推出的一款工业控制 8位单片机，具有很高的性价比，抗干扰能力强，非常适合应用于工业控 制类、家电类产品的设计。使用SPMC65P2404设计的电磁炉具有如下性能：六种加热模式：火锅、煎炸、炒菜、烧烤、蒸煮、烧焖；一种自动工作模式：烧水；最大720分钟的定时开机功能；2小时自动关机保护功能；小物件检测功能，对不合适的物件不进行加热； 系统采用过流、过压、超温等多种保护措施； 采用开关电源，使系统能够在 180250V 的电压范围内正常工作；系统设置了故障报警功
3、能，方便故障查找及检修；系统含有自检程序，方便生产测试。2电磁炉加热原理电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流， 令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。电磁炉加热原理如图 2-1所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃）， 台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。诱專加热城图2-1电磁炉加热原理其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交
4、流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。3电磁炉设计要求电磁炉作为一种普遍的家用产品，除了要具有基本的加热功能外，它的安全性能及稳定性能是设计的关键。电磁炉设有多种保护装置，包括小物件检测、过热自动停机保护、 过压或欠压自动停机保护、空烧自动停止加热保护、2小时断电保护、12分钟自动停机保护以及声光报警显示等。综合起来，电磁炉可由下述技术特性参数考核：(1) 自身保护特性。输出开关管是电磁炉的关键元件，工作于高电压
5、、大功率状态，受成本和器件参数限制，设计时不可能有很大的富裕量， 故在工作过程中，若电源电压过高、 工作状态切换时产生瞬间冲击、电流增大、机内温升过高、铁锅挪离灶板或空载，开关管都可能损坏。因此，应保证过压、过流、过温、锅检测等保护装置正常；(2) 锅底温度控制特征。锅底发热直接传至灶板(陶瓷玻璃)，灶板是导热材料，故一般都将热敏元件安装在灶板底部，探测锅底的温度；(3) 功率稳定性。电磁炉应具有输出功率自动调整功能，以改善电源适应性和负载适 应性；(4) 电磁兼容性。该性能涉及对其余家电的干扰和对人体的危害。电磁炉均在电源回 路中设有LC滤波电路并用金属围框吸收漏磁通，同时采用脉冲方式，使平
6、均辐射功率控制 在最小限度；4系统硬件设计系统采用SPMC65P2404作为主控MCU,主要模式有：键盘扫描，锅体温度检测，IGBT 温度检测，电流过流检测，超压欠压检测，振荡信号检测，风扇控制，数码管显示控制，LED 控制，蜂鸣器控制，系统启动控制。k st rem图4-1系统框图4.1功率板电路分析图4-2功率板电路图4.1.1加热线圈工作电路夕gcfcmfcom电&战搅直310v左右的直流电，通过交流电220V经过前端滤波处理，通过整流桥，变成大约MCU控制IGBT的导通和关闭，来控制加热线圈的工作状态。4.1.2 开关电源电路部分Di tN414D11M 148447uF 40QVIC
7、1VlPERi 2AOUE0 OS wo uu/unoct 11031GVJO 5WTbL&3 3uHlsD70YV2CC ZGKOVIN VOU7 a二IC2 7605IT 亠= 言記惶呂LJCL=P塔0com 叱*sv弋 C17104开关电源部分采用 TI公司最新推出的集成电路 VIPer12A，来实现不同电压的输出, AC接入后经过半波整流，接到 VIPer12A的电压输入脚，输出端通过稳压变压的方式来得 到18V和5V直流电，为IC和其他外围元件提供电源。4.1.3 电压值测量电路D121N4148 卒V-AD gC1547uF;J6D21N4148D41N4145*D51N4U3RI
8、O330KR175.1KLecfanconi 电& 或扰丈AC接入后，经过半波整流，由R10和R17产生分压，对电路的电压进行比例式测量, 以判断电路电压是否超过或者不足。&n bsp; 4.1.4 温度测量R3510KPAN-ADf 141C34221fr4CN1 02B-XHIGBT-AD035RT1100K进行温度控制时提供参考。4.1.5 IGBT控制电路电路中包含有电流检测部分， 通过电流互感器将总回路的电流按比较缩小后，通过整流,变成直流，连接电阻到地，系统通过检查电阻端的电压来判断回路的电流大小。同时回路电流若超过一定值后，通过另一端的保护信号反馈到IGBT的控制端，将控制信号拉
9、低，使IGBT停止工作，同时送到 MCU,让系统停止工作，并产生报警信号。4.2控制板电路分析負 & & 8. 3：d.Etl.M Ch吐-曲叫吟口财图4-3主控板电路图主控板中主要由 MCU，数码管，发光二极管，按键，复位电路组成，数码管采用共阳 型的，发光二极管驱动方法为动态扫描，按键与SEG线复用，控制COM 口，回读SEG数据的I/O来扫描按键。复位电路为低电压复位电路，当电压低于2.6V时，系统产生复位。5系统软件设计5.1程序流程分析主流程采用分时结构， 在每个不同的时间片进行不同的工作， 时间片可以对动态扫描的 LED进行定时刷新和扫描，方便程序控制。工作时采用时间轮循的方式，能
10、有效的利用时间 资源。过程中主要通过标志的方式将信息传递到其他模块。图5-1主程序流程图5.2中断子程序流程图电流过流中断是整个系统唯一的中断，当产生中断时，系统马上停止控制信号，然后置电流过流标志，让系统在其他地方检测过流的状态是否持续3秒，若是，则产生电流过流的报警信号，系统停止工作。5.3功率调节模块系统需要根据外部电压和电流的大小，来计算是否已经达到了设定的功率值，通过比较后的功率大小关系来调整PWM值，以输出比较恒定的功率。假设外部电压为V1 , MCU检测到的电压值V2，根据电路计算得：V2=5.1*V1/（330+5.1 ），得到的A/D 值DATA为：DATA“V2 *256/
11、5 ，外部电流和 MCU通过转换 的电压的测试值的关系为：外部电流值/转换后的电压=2.4 。根据上述关系来换算功率值的大小：P=V*l=0.06*AD （ V）*AD （I）,推出：AD（ I）=100*P/ （ 6*AD （V），确定AD（ I）后，再通过调整 PWM值，以使AD （I）达到计算的 值。5.4系统资源分配FunctionMCU HardwareResoutx 令System DemandResource DividedDescription拔俎容封地广V同的如仃鲁考电;IBGT控制PWM1PB3 . LM339 .心广牛PWM妙 IG8TG,.：GPIO1PA6二C3205
12、:、BZO1PB6PB6 * PVVM , #1.二、IRQ1PB4LEDGPIO9PDO-2 PBO 1 PC3PDO2 PC0 3 川PB01wm飲wwGPIO14PDO-Z PCO-3 PA7 PB2 5 7PDO-2 PCO-3 LED PB2 5 7为阳口GPIO7Pg2 PCO-3Lj LED jRESET1/RESET艸亂复功能-AD2PAI PA3ADAD1PA2AD町“电压偸AD1PAOWatch Doo:RegisterL *LVR ResetInner ResetVDD 低：2.4V MCU見位RAM192 bytes.ROM4K bytes 9(cfanscom电孑茨烧玄
