課堂三　電路識(shí)圖

一、電路圖形符號(hào)簡(jiǎn)介

常用的電路圖形符號(hào)及含義見表1-2。

二、電磁爐常用元器件引腳功能及內(nèi)部電路

（一）74HC164

（二）CHK-S009

（三）CHK-S007（S01A-V4）

（四）DM74LS164N

（五）EM78P156ELP

（六）HD74LS145

（七）HMS87C1204AP

（八）HMS87C1404B

（九）HT49R50A-1

（十）JYM0102OED-20PIN

（十一）LC87F2L08

（十二）LM339N

（十三）LM393P

（十四）LM558N

（十五）MC80F0604

（十六）MC80F1604B-P

（十七）OB2226AP

（十八）S3P70F4

（十九）S3C9454、S3F9454

（二十）SG3525A

（二十一）SH69P42

（二十二）SM7028

（二十三）SN7407N

（二十四）SN74HC164N

（二十五）SN8P1706

（二十六）STF16360EN

（二十七）TA8316AS

（二十八）THX202

（二十九）TMP86FS27FG

（三十）TMP86C807MN

（三十一）VIPer12A

（三十二）VIPer22A

三、電磁爐基本單元電路簡(jiǎn)介

（一）高低壓供電電路

1.直流300V整流電路（即主電源電路）

電磁爐的直流300V整流電路是電磁爐整機(jī)功率輸出電路，它是將交流220V通過橋式整流電路整流、濾波后獲得的。該電路的核心元件是整流橋堆，其具體工作原理如下：它將輸入的220V交流電變換成脈動(dòng)直流電；再經(jīng)過L型濾波電路（由電感線圈L和電容C2）進(jìn)行濾波，輸出平滑的直流電；由于電感對(duì)脈動(dòng)電流產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的作用，它對(duì)交流阻值很大，而對(duì)直流阻值很小，在整流電路中串入L型濾波電路，可以使電路中的交流成分大部分降落在電感上，而直流成分則從電感線圈流到負(fù)載上，從而起到了進(jìn)一步濾波的作用，如圖1-50所示。

2.低壓直流電源電路

低壓直流電源電路是電磁爐中比較重要的電路，此部分電路主要產(chǎn)生專供單片機(jī)工作的電源，部分保護(hù)電路取樣用的+5V電源，供電電壓比較器LM339、散熱風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)和功率驅(qū)動(dòng)電壓輸出級(jí)等的+18V電源。也有的電磁爐中還把電壓比較器部分的電源用12V專門供電。在驅(qū)動(dòng)部分還有的采用20V，甚至23V供電。

圖1-51所示為美的TM-S1-01A主板電磁爐低壓直流電路原理圖，該電路中的開關(guān)電源采用ST公司生產(chǎn)的VIPer12A電源IC，內(nèi)含脈寬調(diào)制控制器電路和過流、過壓、過熱保護(hù)電路，以及耐高電壓的MOSFET；該電源IC組成的開關(guān)電源具有市電輸入電壓范圍寬、轉(zhuǎn)換頻率高，以及外圍元器件少等優(yōu)點(diǎn)，因此在很多主流品牌電磁爐（如美的、蘇泊爾、尚朋堂、TCL等）上廣泛應(yīng)用。

（二）LC振蕩電路

電磁爐的LC振蕩電路（LC諧振回路）是電磁爐的核心電路，是電能轉(zhuǎn)換成電磁能的實(shí)現(xiàn)部分，主要由諧振電容C，線圈盤L、IGBT管等組成。

LC振蕩電路工作原理就是LC并聯(lián)諧振的原理，通過電感線圈與振蕩電容不停地進(jìn)行充電和放電，產(chǎn)生振蕩波形，具體過程如下：當(dāng)IGBT的C極電壓為0V時(shí)，IGBT管導(dǎo)通（監(jiān)控電路檢測(cè)到C極電壓為0V時(shí)，即開啟IGBT管），此時(shí)的電感線圈開始儲(chǔ)存能量；當(dāng)IGBT管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止時(shí)，此時(shí)由于電感線圈的作用，電流還會(huì)沿著先前的方向流動(dòng)，由于IGBT關(guān)斷，電感只能對(duì)電容C充電，從而引起C極上的電壓不斷升高，直到充電電流變小降至0時(shí)，C極電壓達(dá)到了最高；此時(shí)，電容C開始通過線圈放電，C極電壓降低，當(dāng)C極電壓降到0V時(shí)，監(jiān)控電路動(dòng)作，IGBT再次開啟，如此反復(fù)循環(huán)。

圖1-52所示為美的TM-S1-01A主板電磁爐LC振蕩電路，其中“L”是指接在OUT1和OUT2之間的線圈盤，而“C”則為并在“L”之間的電容C5。

（三）同步及振蕩電路

該電路是電磁爐功率控制的核心電路，主要作用是從LC振蕩中取得同步信號(hào)，根據(jù)同步信號(hào)振蕩產(chǎn)生鋸齒波，為IGBT提供前級(jí)驅(qū)動(dòng)波形。同步電路嚴(yán)密監(jiān)視主回路工作狀況，當(dāng)IGBT電壓下降接近0V時(shí)輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，強(qiáng)行使振蕩電路開始下一個(gè)周期的振蕩，并使IGBT導(dǎo)通，這樣可避免勵(lì)磁線圈中的電流瞬間變化太大保護(hù)了關(guān)鍵部件IGBT；振蕩電路輸出矩形脈沖，正常工作時(shí)該矩形脈沖的上升沿時(shí)刻受同步電路的強(qiáng)行控制，以確保與主回路LC諧振電路同步，而矩形脈沖的寬度受電流負(fù)反饋電路的控制。

圖1-53所示為美的TM-S1-01A主板電磁爐同步及振蕩電路，它主要由元件R3、R19、R17、R14、C8、R4、R5、R32、R37、R15、R14、R24、C9、C30、U1（腳）等組成，其信號(hào)取自LC振蕩回路中電容C5兩端分壓，一路經(jīng)過R3、R19、R14和C8得到相位電壓A點(diǎn)，送到單片機(jī)（U1）腳；另一路經(jīng)過R4、R5、R32、R37、R15、R16、R24得到相位電壓B點(diǎn)，送到單片機(jī)腳；單片機(jī)得到兩者信號(hào)，并經(jīng)過內(nèi)部處理，從而得到可控制的同步PWM，并從U1的③腳（PWM）輸出，③腳輸出的高電平使IGBT驅(qū)動(dòng)電路啟動(dòng)LC振蕩，通過同步反饋網(wǎng)絡(luò)到單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)來確定是否有鍋。此電路的輸入信號(hào)是線盤兩端（即CN3和CN4）的諧振蕩波形，U1的③腳輸出控制IGBT前級(jí)的PWM信號(hào)。

（四）IGBT高壓保護(hù)電路

電磁爐IGBT高壓保護(hù)電路的作用是保護(hù)IGBT管的C極（或D極）電壓不超過它的耐壓值，防止IGBT管過壓損壞。

圖1-54所示為美的TM-S1-01A主板電磁爐高壓保護(hù)電路，該電路主要由R4、R5、R32、R37、R15、R16、R18及單片機(jī)U1（腳）組成，IGBT的C極電壓經(jīng)過R4、R5、R32、R37、R15、R16分壓后再經(jīng)過R18到單片機(jī)U1（腳）。另外，有些電磁爐的該電路由電壓比較器、外圍電阻、外圍電容等構(gòu)成。

（五）IGBT驅(qū)動(dòng)電路

IGBT驅(qū)動(dòng)電路的作用是為IGBT提供開關(guān)脈沖電壓，該電路處于整機(jī)電路的后級(jí)，因此也稱功率輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)電路。

驅(qū)動(dòng)電路是否工作受到開關(guān)機(jī)電路、功率控制電路及過溫、過流、過壓等保護(hù)電路的控制。驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)形式有以下兩種：一種是集成電路式驅(qū)動(dòng)電路，這種電路結(jié)構(gòu)主要在較早期生產(chǎn)的電磁爐中應(yīng)用，而且驅(qū)動(dòng)集成電路都是采用TA8316專用驅(qū)動(dòng)集成電路；另一種是采用分立式晶體管組成的推挽驅(qū)動(dòng)輸出電路，這種電路的結(jié)構(gòu)形式也是現(xiàn)在生產(chǎn)的電磁爐中應(yīng)用得最多的電路結(jié)構(gòu)形式，這種電路通常采用的三極管型號(hào)有8050、8550及C1815、A1015。

圖1-55所示為美的TM-S1-01A主板電磁爐IGBT驅(qū)動(dòng)電路，該電路主要由元件U1（③腳）、Q1～Q3、R8、R9、R13、C10、R7等組成，該電路分為兩部分：第一部分由Q1、Q3組成的推挽電路，驅(qū)動(dòng)波形通過此推挽電路，將輸出的V_OUT電壓提高到18V；第二部分由Q2組成的IGBT使能控制電路，當(dāng)Q2基極為高電平時(shí)，Q2導(dǎo)通，從而拉低Q3基極，Q3導(dǎo)通則IGBT驅(qū)動(dòng)電路不工作，當(dāng)Q2基極為低電平時(shí)IGBT啟動(dòng)。

（六）浪涌保護(hù)電路

電磁爐浪涌保護(hù)電路的作用是對(duì)浪涌沖擊進(jìn)行感知和保護(hù)，在使用過程中如果電網(wǎng)電壓不穩(wěn)，高壓脈沖（一般高于400V）沖擊電磁爐，該電路可起到保護(hù)作用。

圖1-56所示為美的TM-S1-01A主板電磁爐浪涌保護(hù)電路，該電路主要由U1（①腳）、D1、D2、R29、R1、R11、C2、C7、D4、R40組成。其工作過程是：市電經(jīng)D1、D2整流，通過R29、R1、R11分壓后，經(jīng)過R40得到單片機(jī)U1①腳取樣信號(hào)；當(dāng)電源電壓正常時(shí)，U1①腳為低電平（約0.8V），經(jīng)過U1內(nèi)部處理后不影響后級(jí)IGBT使能控制電路的Q2；當(dāng)電源突然有浪涌電壓輸入時(shí)，造成U1①腳電壓升高為高電平（約高于2.5V），經(jīng)過IC內(nèi)部檢測(cè)處理使③腳輸出高電平，使后級(jí)IGBT使能控制電路的Q2截止，關(guān)斷IGBT，從而保護(hù)電磁爐。

（七）電流檢測(cè)電路

電磁爐的電流檢測(cè)電路用來取樣電磁爐的工作電流，并將電流信號(hào)送到電磁爐的檢鍋電路和功率調(diào)整電路，作為電流調(diào)整的依據(jù)，即為單片機(jī)提供整機(jī)的精確電流參數(shù)，讓單片機(jī)根據(jù)此參數(shù)判斷鍋具加熱面積的大小，是否有鍋；同時(shí)檢測(cè)整機(jī)的工作電流，并以此參數(shù)進(jìn)行輸出功率的閉環(huán)控制。

圖1-57為美的TM-S1-01A主板電磁爐電流檢測(cè)電路，該電路主要由U1（腳）、VR1、RK1、R2、C3、C26、C27等組成。其工作過程是：流過RK1兩端的電流，變換成電壓，此電壓經(jīng)過R2、變阻器VR1輸入至單片機(jī)U1腳，CPU根據(jù)此電壓信號(hào)的變化來檢測(cè)電磁爐的輸入電流，從而自動(dòng)做出各種動(dòng)作。

（八）電壓檢測(cè)電路

電磁爐電壓檢測(cè)電路的作用是對(duì)輸入的市電電壓進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)市電電壓過高或過低時(shí)，MCU智能控制電路會(huì)發(fā)出停機(jī)指令，來防止電磁爐在欠壓或過壓狀態(tài)下產(chǎn)生大電流損壞電磁爐上的器件。

圖1-58為美的TM-S1-01A主板電磁爐電壓檢測(cè)電路，該電路由U1（⑩腳）、D1、D2、R29、R26、R12、R10、C14等組成。其工作過程是：電壓信號(hào)取自電磁爐電源交流輸入，交流信號(hào)由D1、D2整流的脈動(dòng)電流電壓通過R29、R26、R12、R10分壓，C14平滑后，得到信號(hào)送到單片機(jī)⑩腳，然后CPU根據(jù)此電壓信號(hào)的變化來檢測(cè)電磁爐的輸入電壓，從而自動(dòng)做出各種動(dòng)作，即工作時(shí)，單片機(jī)時(shí)刻檢測(cè)電壓的變化，若電壓過高或低時(shí)，單片機(jī)將會(huì)發(fā)出保護(hù)的指令，停止加熱，并顯示代碼，待電壓恢復(fù)正常后，電磁爐自動(dòng)恢復(fù)工作；工作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)時(shí)時(shí)檢測(cè)到的電壓及電流信號(hào)變化，自動(dòng)調(diào)整PWM做功率恒定處理。

（九）蜂鳴器報(bào)警電路

不同品牌及不同型號(hào)的電磁爐報(bào)警驅(qū)動(dòng)方式也有所不同，有些電磁爐的報(bào)警驅(qū)動(dòng)電路通過運(yùn)算放大器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而有些電磁爐則是通過MCU微處理器直接進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

圖1-59為萬家樂MCXXDG（V）（AI）系列電磁爐蜂鳴器報(bào)警電路，該電路主要由BUZ1、Q9等組成。其工作過程是：電磁爐發(fā)出報(bào)警信息時(shí)，單片機(jī)通過BUZ口發(fā)出一個(gè)高電平的脈沖信號(hào)電壓，經(jīng)R41送到Q9B極，Q9導(dǎo)通，令蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。

（十）鍋具溫度檢測(cè)電路

加熱鍋具底部的熱量透過微晶玻璃板傳至緊貼玻璃板底的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，該電阻阻值的變化間接反映了加熱鍋具的溫度變化。

圖1-60為美的TM-S1-01A主板電磁爐鍋具溫度檢測(cè)電路，該電路主要由元件R28、C25、U1（腳TMAIN）等組成。其工作過程是：熱敏電阻RT與分壓點(diǎn)的電壓變化反映了熱敏電阻阻值的變化，即加熱鍋具的變化，U1腳通過監(jiān)測(cè)電壓的變化發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。

（1）過熱保護(hù)　根據(jù)不同的功能，當(dāng)檢測(cè)到的溫度過高時(shí)，電磁爐將停止加熱或保護(hù)顯示保護(hù)代碼。

（2）干燒保護(hù)　當(dāng)鍋具處于干燒狀態(tài)時(shí)，鍋具溫度上升很快，電磁爐將會(huì)停止加熱并顯示保護(hù)代碼EA。

（3）熱敏異常保護(hù)　當(dāng)熱敏電阻異常時(shí)，短路或感應(yīng)不到溫度，電磁爐將不能啟動(dòng)或停止加熱，同時(shí)顯示保護(hù)代碼。

（4）工作　工作時(shí)，單片機(jī)時(shí)刻檢測(cè)鍋具溫度，根據(jù)鍋具溫度做相應(yīng)的火力調(diào)整。

（十一）IGBT溫度檢測(cè)電路

IGBT管產(chǎn)生的熱量通過散熱片傳至緊貼其上的溫度系數(shù)熱敏電阻RT，該電阻阻值的變化間接反映了IGBT管的溫度變化；熱敏電阻RT與分壓點(diǎn)的電壓變化反映了熱敏電阻阻值的變化，即IGBT管的溫度變化；MCU通過監(jiān)測(cè)該電壓的變化，發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。

圖1-61為美的TM-S1-01A主板電磁爐IGBT溫度檢測(cè)電路，該電路主要由熱敏電阻RT1、R27、R34、C24、U1（腳組成），單片機(jī)就是通過檢測(cè)腳（TIGBT）電壓的變化間接檢測(cè)IGBT溫度的變化，從而做出相應(yīng)的動(dòng)作。

（1）高溫保護(hù)　當(dāng)檢測(cè)到IGBT溫度高于90～100℃時(shí)，電磁爐將會(huì)停止加熱待溫度下降到60～70℃后恢復(fù)加熱；當(dāng)IGBT溫度高于110℃時(shí)，電磁爐將會(huì)立即停止加熱并保護(hù)顯示高溫代碼E6，保護(hù)IGBT。

（2）熱敏異常保護(hù)　當(dāng)熱敏電阻異常時(shí)（短路），電磁爐將不能啟動(dòng)或保護(hù)顯示保護(hù)代碼。

（十二）風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路

風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路的作用：電磁爐正常工作時(shí)，IGBT會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，該電路及時(shí)將熱量排出機(jī)外，避免IGBT因溫度過高而損壞，而且避免使電磁爐因過溫保護(hù)而處于斷續(xù)加熱狀態(tài)。目前電磁爐都采用電風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)降溫方式，即風(fēng)冷式。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)都來自單片機(jī)。另外，有的電磁爐中由于單片機(jī)的輸出端口有限，將風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的端口與其他功能端口（一般是蜂鳴器端口）復(fù)用，既一端口即可以輸出風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，又可以在必要時(shí)輸出報(bào)警蜂鳴器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路原理很簡(jiǎn)單，一般都是通過一只三極管控制風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的停止和運(yùn)行。

圖1-62為美的TM-S1-01A主板電磁爐風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路，該電路由U1（⑥腳）、Q5、D3、R20、R35等組成。其工作過程是：當(dāng)FAN口（U1⑥腳）為高電平時(shí)，Q1導(dǎo)通，風(fēng)扇工作，當(dāng)FAN口為低電平時(shí)，Q1截止，風(fēng)扇關(guān)斷。風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)控制口FAN和蜂鳴器驅(qū)動(dòng)端口BUZ復(fù)用同一個(gè)單片機(jī)端口，所以在蜂鳴器鳴叫時(shí)輸出方波，風(fēng)扇會(huì)暫時(shí)減慢，但由于鳴叫時(shí)間很短，而風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)存在慣性，所以轉(zhuǎn)動(dòng)減慢不明顯，并不影響實(shí)際效果。