美的电磁炉各部分电路原理分析
在此，小编就美的TM-S1-01A-A板（TM-S1-01A）（主芯片S007）电磁炉，显卡各部分电路功能及控制原理，以及快速判断和处理常见故障。
电磁炉电路图
1、TM-S1-01A-A板（TM-S1-01A）（主芯片S007）
TM-S1-01A原理图
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2、TM-S1-01D板（主芯片LC8787FF22LL080808A）
TM-S1-01D原理图
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电磁炉各电路分析
美的电磁炉的电路从功能模块上可以定义为以下15个主要电路模块。 本节将结合美的电磁炉标准板、TM板、QF板对15个模块的实际电路原理进行探讨。
(1)、LC振荡电路； (2)、同步和振荡电路； (3)、IGBT高压保护电路； (4)、PWM纳秒级控制电路； (5)、IGBT驱动电路； (6)、浪涌保护电路； (7)、电流测量电路； (8)、电压测量电路； (9)、5V电源； (10)、18V电源； (11)、蜂鸣器报告电路； (12)、锅体温度测量电路； (13)、IGBT本体温度测量电路； (14)、风扇驱动电路； (15)、主电源；
一、美的TM-S1-01A电路板电路模块解析
一、主板与显示板插座说明
单片机芯片放置在显卡上，单片机内嵌了相关的比较器和电磁炉的一些特殊程序功能。 由于单片机芯片的端口有限，显示模块通常通过并口驱动。 显示模块放置于显示板上。 为了统一所有产品，规定了标准板和显示板的电缆插座顺序。 根据产品的需要，确定了5个插座，排列顺序和说明列表如下：
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2、电路模块分析
LC振荡电路：
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装置组成：谐振电容C5、线圈盘L、IGBT
LC振荡电路是整个电路的核心部分，是将电能转换为电磁能的实现部分。 其中L为OUT1和OUT2之间连接的线圈板，C为L之间连接的电容C5。该电路通过IGBT的高频开关（通常频率为20K-30K）产生LC振荡，所以a L上产生高频变化的电压，变化的电压促使L形成变化的电磁波。
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上面的波形图是根据LC振荡的工作原理绘制的示意图：
T1-T2：IGBT控制极高电平，IGBT饱和导通，电压I1从电源流向线圈L，电能转化为磁能储存在线圈上。
T2-T3：IGBT控制极低电平，关断IGBT，由于电感不允许电压突变，电压I2流向电容C5，能量传递给C5，当I2最小时，即当线圈能量完全释放时，VC达到最高值。
T3-T4：电容开始通过卷线器方向放电，所以此时I3为负，电容的能量传递给卷线器。 当VC最低时，反向电压I3最大。
T4-T5：此时IGBT导通，但由于感抗的存在，不允许电压突变，负电压I4继续对电容C5充电，直至为0。
因此，在一个高频周期中，T2~T3的I2为线圈磁能对电容C5的充电电压，T3~T4的反向脉冲峰值电压I3通过L1放电，T4~T5的I4为线圈电压 两端电动势反向时产生的阻尼电压，因此，IGBT 的导通电压实际上为 I1。
IGBT的电流变化：静态时，VC为输入电源检测混合后得到的直流电源，T1~T2，IGBT饱和导通，VC接近地电位，T4~T5，VC为负电压，T2~T4，也就是LC自由回落半个周期，VC上出现峰值电流，VC在T3达到最大值。
以上证明了两个问题：第一，在一个周期的高频电压中，只有I1是供电线圈能量，所以I1的大小决定了加热功率的大小，脉冲长度越长，时间越长T1~T2越长，I1越大，反之亦然，所以调节加热功率只需调节脉冲长度即可； 第二，LC自由落体的半个周期就是峰值电流出现的时间和IGBT的截止时间，也就是开关脉冲没有到达的时间，这个时间关系不能错位，如果尖峰脉冲还没有消失，而开关脉冲来得早，会出现很大的突加电压，导致IGBT烧毁，所以要保证开关脉冲的前沿和后沿同步的峰值脉冲。
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同步振荡电路
器件组成：R3、R19、R17、R14、C8、R4、R5、R32、R37、R15、R14、R24、C9、C30、U1（20、19脚）
电磁炉功率控制核心电路的主要作用是从LC振荡中获取同步信号（注1），根据同步信号振荡形成锯齿波，为IGBT提供功放驱动波形。 本电路的输入信号为线圈两端（即CN3、CN4）的谐振波形，U1的3脚输出控制IGBT功率放大器的PWM信号。
如图所示，信号取自LC振荡电容C5两端的分压器，一路经过R3、R19、R17、R14、C8得到相电流A点，送至引脚20个微控制器； 另一路通过R4、R5、R32、R37、R15、R16、R24得到相电流B点送至单片机的19脚。 单片机获取这两个信号并在内部进行处理，从而得到可控的同步PWM并从U1的3脚输出。
检查锅
锅检测是测量电磁炉上是否有锅。 日本厂家称之为负载检测，意思是将加热的锅视为电磁炉的负载，是电磁炉电路的一部分。 我们的锅检测是用脉冲的方式来检测锅是否有，也就是通过内部信号处理，来检测锅是否有。
其测量过程：开机后，步进功能后，PWM（3脚）输出微米级高电平使IGBT驱动电路开始LC振荡，通过同步反馈网络到单片机内部进行测量判断是否有锅。
（注1）同步信号：IGBT导通时，C极电流越低，IGBT内部损耗越小，反之亦然； 当IGBT内部损耗过大时，IGBT内部发热严重，导致烧毁。 理想状态下，IGBT在C极电流为零时导通，其内耗W=UcI=0，但实际上美的电磁炉原理图，电磁炉通电后，C极电流不可能为0V，所以IGBT只有在取最低电流时才能导通。 IGBT，使IGBT的开关损耗最小化。 因此，同步信号是IGBT电流最低时的测量信号，即IGBT最佳导通时序。
IGBT高压保护电路
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器件组成：R4、R5、R32、R37、R15、R16、R18、U1（18脚）
这部分主要是测量IGBT的极电流，以保护IGBT工作在安全电流下。 美的电磁炉采用的IGBT最高耐压为1200V（如西门子IH2020TT120120和仙童FGA2525NN120120），但在设计时通常留有设计余量。 本保护电路IGBT高压动作电流为1100V峰值。 即当IGBT极电流超过1100V时，IC（18）脚得到的分压电流变高，内部检查后3脚输出的PWM间距被拉低，IGBT驱动转矩降低，IGBT导通时间缩短，从而增大IGBTC极电流，达到保护IGBT的目的。
在一定条件下，IGBT的C极导通时间越长，电磁炉的功率越大，IGBT的C极越高。 目前我们使用的锅具是304碳钢和430不锈铁。 304碳钢的磁阻特别大，430的磁阻小很多。 所以，要达到同样的功率，304的驱动纳秒会比430锅大很多。 ; 使用430锅时，IGBT C极高压远小于使用304锅。 所以经常反映430锅的功率很难达到2000W的额定功率，而304可以轻松达到2500W甚至更高，这和这个电路保护有关。
如图所示，IGBTC极电流经过R4、R5、R32、R37、R15、R16，经R18分压后到达U118脚。 在设计或生产中，如果要增加IGBT的保护电流，增加430的功率，可以减小R16。 但无论如何，千万不要谨慎，确保IGBT的C极高压不低于1100V，否则，加大功率也会增加产品返修率。
PWM占空比控制电路
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器件组成：U1（3脚）、C30。
占空比控制电路由CPU内部根据单片机的3个引脚不同档位和同步信号控制，手动输出PWM占空比来控制IGBT的信噪比，从而影响功率等级。 PWM的信噪比越大，IGBT驱动的纳米越大，越宽，电磁炉的输出功率越大，反之越小。
“CPU通过控制PWM脉冲的宽窄来控制送入振荡电路的加热控制电流，从而控制IGBT导通时间的长短（脉冲长度），从而控制加热功率。” 其中C30、C9、C8用于相位调制。
IGBT驱动电路
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器件组成：U1（3脚）、Q1、Q2、Q3、R8、R9、R13、C10、R7
振荡电路形成的驱动信号电流比较低，基本在4~5V之间，不能驱动IGBT。 因此，应将电流放大至18V，以更好地驱动IGBT。
该电路分为两部分：
(1)Q1、Q3组成的自激电路，驱动波形通过两个二极管Q1、Q3组成的自激电路，输出Vout电流升至18V。
⑵ IGBT使能控制电路由Q2组成。 当Q2的栅极为高电平时，Q2导通，从而拉低Q3的栅极，Q3导通时IGBT驱动电路不工作，Q2的栅极为低电平时IGBT启动。
电涌保护电路
器件组成：U1（1脚）、D1、D2、R29、R1、R11、C2、C9、D4、R40
电磁炉在使用过程中，如果电网电流不稳定，就会产生高压脉冲（通常低于400V）冲击电磁炉，导致电磁炉的IGBT击穿。 浪涌保护电路是为了避免高压浪涌对电磁炉造成损坏而设计的。
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浪涌电路的信号SURGE是在检测到电网电流后采样得到的。 市电经D1、D2检测后，经R29、R1、R11分压，通过R40得到单片机U11脚的采样信号。 当供电电流正常时，U11脚为低电平（0.8V左右），经过U1内部处理后，不会影响后续IGBT使能控制电路的Q2。 当电源突然有浪涌电流输入时，U11脚电流下降到高电平（约2.5V），经过IC内部检测和处理，3脚输出高电平，可以使能控制电路随后的IGBT Q2截止并关断IGBT，从而保护IGBT。
电路中R1和R11为并联电容，增强抗干扰能力，防止浪涌保护误动作，D4为钳位作用，防止U11脚电流超过5V而烧坏U1。
电压测量电路
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器件组成：U1（16、17脚）、RK1、R2、VR1、C3、C26、C27。
流过康铜丝两端的电压转变为电流，电流通过R2美的电磁炉原理图，变阻器VR1输入到单片机U1AD端口的第17脚。 CPU根据电流信号的变化测量电磁炉的输入电压，从而手动执行各种动作：
1. 检测到锅后，需要一秒钟的时间来测量电压变化，通过电压变化的差异来判断锅的材质和尺寸
2、工作时，单片机时刻测量电压变化，根据测得的电流电压信号手动调节PWM进行功率恒定处理。
3、工作时，单片机时刻检测电压变化，当电压变化过大时，判断是否没有锅。
VR1 是一个可调节的内部电阻，范围从 0 欧姆到 500 欧姆。 主要是通过这个调节电阻来调节结构偏差引起的功率误差。 通过调节这个内阻，可以改变电压测量的基准，达到调节电磁炉输出功率的目的。 . 当VR1减小时，对应的电压被测电流会增大。 当输入电压一定时，输出感应电流相应增加，所以电压测量的AD值会增加，功率会根据软件恒功率要求相对增加。
电流测量电路
器件组成：U1（10脚）、D1、D2、R29、R26、R12、R10、.C14
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电流信号取自电磁炉电源的交流输入。 AC 信号由 D1 和 D2 检测。 脉动电压和电流通过R29、R26、R12、R10，经C14滤波后，送至单片机的AD口，即VOLCU1（10脚）。
CPU根据电流信号的变化测量电磁炉的输入电流，从而手动执行各种动作：
1、工作时，单片机时刻测量电流的变化。 如果电流偏高或偏低（一般250V~150V电流为正常），单片机会发出保护指令，停止加热，并显示代码； 电流恢复正常后，手动恢复电磁炉继续工作。
2、工作时，单片机时刻测量电流的变化，根据测得的电流电压信号，手动调节PWM进行功率恒定处理。
电源电路
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设备组成：
D1,D2,R33,D6,C19,U2,U3,R30,D7,D8,D11,DW2,C12,C13,C20,C21,C22,C23,C28,L2
标准板的供电采用开关电源方式，本电源模块将交流电转换为VDD、18V和5V直流电。 其中VDD给风扇供电，18V电流驱动IGBT。 5V电流用于单片机、显示面板、信号采样等电路中，提供参考。
开关电源工作原理：
~220V市电经D1、D2检测后送至Viper12的5、6、7、8脚，再经D6、R33。 启动 Viper12 芯片。
viper12导通时，脉冲电流通过变压器中间线圈，C23检测变成18V左右的VDD电流。 一种方式通过D7给Viper12芯片供电； 另一路给风扇和IGBT供电。 据悉，VDD电流通过DW2稳压管到达Viper12反馈端FB。 当电流低于18V，Z90导通时，有一个反馈电压输入到Viper12的反馈端，Viper12通过内部处理判断是否达到关断电平。 进而达到调整PWM的目的。 这也使得VDD电流在18V左右，与C23的大电容混频后稳定在18V。
当viper12关闭时，变压器4脚电流经D11分流后产生9V左右的直流电流。 此电流输入7805IC，转换成5V电流给系统芯片供电。
D8 是续流晶闸管。 其作用是当Viper12关断时，电压经过变压器L2的2脚、负载、D8、变压器L2的1脚。 一个完整的电路就生成了。
L7805是一款具有外接限压保护和热保护功能的电流调节IC。 该板电路将 10V 电流转换为 5V 电流。
L7805草图
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蜂鸣器报告电路