智能电磁炉产品电路解析与设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,智能电磁炉产品电路解析与设计,周志青,电磁炉介绍,电磁炉又名,电磁灶,，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能橱具，完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。电磁炉是利用电磁感应加热原理制成的,电气,烹饪器具。由高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置、控制器及铁磁材料锅底炊具等部分组成。使用时，加热线圈中通入交变电流，线圈周围便产生一交变磁场，交变磁场的磁力线大部分通过金属锅体，在锅底中产生大量,涡流,，从而产生烹饪所需的热。在加热过程中没有明火，因此安全、卫生。,电磁炉和锅具,质监局要求的,家用电磁灶能效限定值及能源效率等级,国家标准（标准号：,GB21456-2008,）已于,2009,年,3,月,1,日起强制实施，从而也结束了我国电磁炉行业多年来无标准可依的尴尬局面。据了解，该标准由美的电磁炉公司牵头，联合中国标准化研究院共同制定。该标准共设一到五级，五级即为限定的电磁炉的市场准入门槛，低于第五级能效限定值的产品就必须淘汰，不允许生产和销售。而当时据专家推算，在,2009,年,3,月,1,日能效标准标识正式强制实施以后，目前市场上将有,10%15,的高耗能家用电磁炉产品面临淘汰。,国家标准,电磁炉能效等级标准,家用电磁灶能效限定值及能源效率等级于,2008,年,9,月,1,日起实施。标准规定，电磁灶能效等级将分为,5,级，其中,2,级以上的电磁灶待机功率不大于,2,瓦。该标准是一项规定家用电磁灶能效限定值、节能评价值、能源效率等级和目标能效限定值的强制性国家标准，按照这个标准的规定，电磁灶根据热效率和待机状态能耗将能效等级分为,5,级，其中,1,级能效最高，,1,5,级产品的热效率值分别为不低于,90,、,88%,、,86%,、,84%,和,82%,；,1,、,2,级产品的待机功率为不大于,2,瓦，,3,、,4,、,5,级产品的待机状态功率不大于,5,瓦。,在此项国家标准实施过程中,作为电磁炉行业领导品牌,美的电磁炉,凭借领先国际的“文武火”高效节能技术和热效率更高的“百芯大线圈”技术,成为国内外第一家获得能效标识备案通过的企业,同时创下了四项第一,即“美的首批共有,28,款型号产品获得能效标识备案通过、第一家备案达到能效一级、第一家电磁炉能效率实验室通过能效标识管理中心的能效检测能力认可和第一家在终端销售贴有能效标识”,因而受到业内人士及消费者的广泛关注。,关于能效等级的说明,能效虚标：由于认证机构以及实验室检测相关模拟条件的差异性部分产品的实际能效水平与其标注的能效等级不相符，如标注能效,2,级的产品，实际严格条件下检测可能仅为,3,级，也就是通常所说的能效虚标问题。能效仅仅是一个范围值，有些品牌标注的,89%,，,87%,是没有意义的，国家标准里没有这样的数据。也是虚标。,影响电磁炉能效相关的因素,1.,与锅具有关。检测电磁炉能效比时所使用的锅具有严格的要求，必须使用标准锅，所谓的标准锅具就是锅的材质、高度、厚度、口径、含碳量都有严格的要求，检测时不同口径的锅要对应不同的加水量，电磁炉的能效值是在实验室模拟环境下的测试值，具体到消费者使用时由于使用环境的变化，一定会产生偏差，也就是说锅具能够影响电磁炉在使用过程中能效的发挥，同一电磁炉用不同的锅具它的能效值也是不一样的。,锅具发生三方面的情况能效会降低：,A.,锅底不平或者变形,B.,锅具内口尺寸变小,C.,锅壁的厚度，越薄则热效率越低 所以在选购电磁炉时不能盲目的看能效标识，还要看配锅。好的配锅对于降低能效起很大作用！,2,、另一个影响电磁炉能效是风扇，电磁炉工作时为了给大功率用电器,IGBT,降温，增加他的使用寿命，无形中会增加降低能效，如果电磁炉采用的是离心式的风机会大大降低了能耗。,小知识：,IGBT(Insulated,Gate Bipolar Transistor),，绝缘栅双极型晶体管，是由,BJT(,双极型三极管,),和,MOS(,绝缘栅型场效应管,),组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有,MOSFET,的高输入阻抗和,GTR,的低导通压降两方面的优点。,GTR,饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大,;MOSFET,驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。,IGBT,综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为,600V,及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。,基本简介,它打破了传统的明火,烹调,方式，采用磁场感应电流（又称为,涡流,）的加热,原理,，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质,锅具,底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具底部铁质材料中的自由电子呈漩涡状交变运动，通过电流的,焦耳热,（,P=I2*R,）使锅底发热。,工作原理图示如下一页。,工作原理,工作原理,电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热,效率,要比所有炊具的效率均高出近,1,倍，使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热,辐射,、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。,因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“,烹饪,之神”和“绿色炉具”。,工作过程,当一个回路线圈通予电流时，其效果相当于,磁铁,棒。因此线圈面有磁场,N,S,极的产生，亦即有磁通量穿越。若所使用的,电源,为交流电，线圈的磁极和穿越回路面的磁通量都会产生变化。,当有一导磁性金属面放置于回路线圈上方时，此时金属面就会感应电流（即涡流），涡流使锅具铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能。,感应的电流越大则所产生的热量就越高，煮熟食物所需的时间就越短。要使感应电流越大，则穿越金属面的磁通变化量也就要越大，当然磁场强度也就要越强。这样一来，原先通予交流电的线圈就需要越多匝数缠绕在一起。因为使用高强度的磁场感应，所以炉面没有电流产生，因此在烹煮食物时炉面不会产生高温，现在非山寨版的电磁炉炉面都是使用了能耐高温的,黑晶,板，是一种相对安全的烹煮器具。在使用过程中，因为黑晶板会与锅具接触，会局部产生高温，所以在加热后的一段时间里，不要触摸炉面，以防烫伤。,主要配件,电磁炉主要有两大部分构成：电子线路部分及结构性包装部分。,电子线路部分包括：功率板、,主机,板、灯板（操控显示板）、线圈盘及热敏支 架、风扇马达等。,结构性包装部分包括：瓷板（新型电磁炉有用玻璃,面板,）、塑胶上下盖、风扇叶、风扇支架、电源线、说明书、功率贴纸、操作胶片、合格证、塑胶袋、防震泡沫、彩盒、条码、卡通箱。,内部结构图见下一页：,电磁炉内部结构,1,、,陶瓷,板：进口高级耐热晶化陶瓷板。,2,、,高压,主基板：构成主电流回路。,3,、,低压,主基板：电脑控制功能。,4,、,LED,线路板：显示工作状态和传递操作指令。,5,、线盘：将高频交变电流转换成交变磁场（,PAN,）,6,、风扇组件：散热辅助元件（,FAN,）。,7,、,IGBT,：通过低电流信号、控制大电流的通断（,IGBT,）。,8,、桥式整流块：将交流电源转换为直流电源（,BD101,）。,9,、,热敏电阻,件：将热量信号传递到控制电路。,10,、热开关组件：感应,IGBT,工作温度，从而保护,IGBT,由于过热损坏,主要特点,1,、电磁炉系利用线圈盘在控制,电路,的作用下产生低频（,2025KHZ,）之交变磁场，经过导磁性（铁质）锅具产生大量密集涡流,兼有感应电流转化为热量来加热食物，,能源效率,特高。,2,、务必使用铁质、特殊不锈钢或铁烤珐琅之平底锅具，且其锅底直径以,1226,厘米为宜。,3,、电磁炉附有,温度控制器,，可防过热，省电又安全。,适用器皿,并非只有,铁磁性,金属,器皿可以利用交流磁场加热，但只有铁磁性金属器皿情况下能量转换效率足够高，所产生的热力、温度足以作煮食用。因为铁磁性金属器皿的磁导率较高，有较浅的趋肤深度，在交流下因为,趋肤效应,，可以让高频电流流过的横切面积减少，等效电阻较大，有利于依靠涡流加热。若用非铁磁性金属器皿的话效率会低至不足作煮食用途。,所谓“铁磁性金属”是指可以磁化的金属，简单来说就是可以被,磁石,所吸引的金属，主要的金属有铁、钴、镍。一般,钢,或,铁,制的器皿就可以。日常生活中，绝大部份的不锈钢也适用于电磁炉，传统的陶瓷瓦煲并不适用，有一些电磁炉专用的瓦煲，内藏铁磁性金属，使之可用于电磁炉。,搪瓷,器皿是由铁器皿外包搪瓷而成，因此可用于,电磁炉,。,据一些专家表示,电磁炉的辐射频率虽然大约相当于手机信号频率的六十分之一,但是真正决定辐射大小的功率却要比手机信号大得多，这个辐射功率主要取决于电磁炉的电磁波的泄漏值，泄漏越大对使用者的伤害就越大，由于这种伤害是我们肉眼看不到的，因此电磁炉被称为“隐形杀手”,长期或长时间使用对人的身体健康会有较大的负面影响。,电磁炉产生的“磁”绝大部分分布在锅底，形成闭合磁场。当锅具放在电磁炉上“工作”时，电磁炉所产生的闭合磁场强度在电磁炉边缘的最高强度为,160,毫高斯。,电磁炉的危害,当锅具垂直离开电磁炉面板,3-5cm,时，锅具超出了闭合磁场范围不会再生热，同时电磁炉自动停止工作；闭合磁场范围之外的水平磁场非常微弱，大约占整个磁场能量的百分之零点零几，甚至基本接近于地球的磁场。,当锅具的最小直径小于,8cm,时，电磁炉不能正常工作。,电磁炉的危害大小主要看电磁炉接触面板的材质，一般质量好的，品牌好的电磁炉的接触面板的材质都是进过防辐射处理的特殊材料，厚度和受热比率也是刚好达到国家规范标准的。所以有品牌的商家质量和防辐射还是可以过关的,第一台,家用电磁炉,1957,年诞生于,德国,。,1972,年，美国开始生产电磁炉，,20,世纪,80,年代初电磁炉在欧美及日本开始热销。电磁炉的原理是,磁场,感应,涡流,加热。即利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过铁质锅的底部时，磁力线被切割，从而产生无数小涡流，使铁质锅自身的铁分子高速旋转并产生碰撞磨擦生热而,直接加热,于锅内的食物。电磁炉的加热原理决定了这个产品热效高、安全、无污染、节能、使用方便等特点，也正是这些特点促成了电磁炉产品在国外的普及,电磁炉的发明,现代智能型微波炉产品,双头电磁炉,电磁炉茶具,电路解析,1,富士宝牌,IH-P190B,型电磁灶电源与负载驱动电路,富士宝牌,IH-P190B,型电磁灶微处理器控制电路,汇成牌,HC-6,型电磁炉微处理器控制电路,电路解析,2,汇成牌,HC-6,型电磁炉键操作与显示电路,汇成牌,HC-6,型电磁炉功率驱动保护电路,汇成牌,HC-6,型电磁炉供电与功率驱动电路,电路原理图重绘,要求使用,Protel,软件对上述的电路原理图进行重绘工作。,课件中任选一个型号产品电路图在课内进行绘制，另任选一个型号产品电路图作为课后作业。,