1.6　集成电路

1.6.1　单片机

（1）单片机简介

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外部存储器。同时集成诸如通信接口、定时器、实时时钟等外围设备。

单片机也被称为微控制器（Microcontroler，简写为MCU），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。单片机的外形结构如图1-50所示。

在电磁炉电路中，单片机是整个电路的控制中心，用于实现人机对话，监测工作电流、电网电压及操作、报警、显示当前状态等功能。

（2）单片机工作条件及代换

任何型号单片机中的CPU在工作时，都必须具备三个基本条件。

①必须有合适的工作电压。电磁炉中一般采用+5V工作电压，即VDD电源正极和VSS电源负极（地）两个引脚。

②必须有复位（清零）电压。单片机由于电路较多，在开始工作时必须在一个预备状态，这个进入状态的过程叫复位（清零），外电路应给单片机提供一个复位信号，使微处理器中的程序计数器等电路清零复位，从而保证微处理器从初始程序开始工作。

③必须有时钟振荡电路（信号）。单片机内由于有大规模的数字集成电路，这么多的数字电路组合对某一信号进行系统的处理，就必须保持一定的处理顺序以及步调的一致性，此步调一致的工作由“时钟脉冲”控制。单片机的外部通常外接晶体振荡器（晶振）和内部电路组成时钟振荡电路，产生的振荡信号作为微处理器工作的脉冲。

当怀疑单片机有问题时，首先应检查单片机的三个工作条件是否正常，其次再检查单片机本身。由于每种电磁炉机型中单片机内部的只读存储器（ROM）中的数据（运行程序）是不尽相同的，而且各厂家对各个I/O端口的定义各不相同，因此，它的代换性很小。

若确认单片机损坏，只能向售后维修单位或厂家索取，有条件的也可以自己烧录，也可找同型号、同软件版本的产品废件进行拆解维修。

1.6.2　运算放大器

集成运算放大器简称集成运放，它是一个具有高开环电压放大倍数的多级直接耦合放大电路，在电磁炉电路中主要用于信号放大和电压比较。集成运放的电路符号图如图1-51（a）所示。图中VI-为反向输入端，VI+为同向输入端，VO为输出端。

集成运放工作原理简述如下。

当运放工作在线性区（引入负反馈）时，根据输入信号情况可工作于反向放大状态与同向放大状态，即输出与输入的信号相位相反为反向放大器，如图1-51（b）所示；输出与输入的信号相位相同为同向放大器，如图1-51（c）所示。

当运放工作在非线性区（开环状态或正反馈）时，就是一个很好的电压比较器（比较两个电压的大小），如图1-51（d）所示。当u+-u->0，即u+>u-时，比较器uo输出为正向饱和值，称之为高电平；当u+-u-<0，即u+<u-时，比较器uo输出为负向饱和值，称之为低电平；当u+-u-=0，即u+=u-时，比较器uo输出在此瞬间翻转。

实际的运放不止一个放大器，通常是多个运放集成在一个集成电路中。电磁炉电路中，常用的运放有LM339、LM324、LM393等，它们的外形结构和引脚功能图如图1-52所示。

1.6.3　开关电源模块

在电磁炉的低压电源电路中，一部分机型采用开关电源供电，通常由开关电源模块（集成电路IC）来承担这一任务。电磁炉电路中，常见的开关电源模块有：VIPer12A、VIPer22A、FSD200、TH201A等，它们的外形结构如图1-53所示。开关电源模块的工作原理将在以后章节中介绍。

VIPer12A是ST最新推出的脱机开关方式电源调节器VIPer产品家族的新成员，这款芯片是为在高达5W（宽电源输入电压范围）/10W（欧洲电源电压）二次输出功率的脱机电源中使用而专门优化的解决方案，它采用SO8和DIP8两种封装形式，并集成了专用电流方式PWM控制器和一个高压电源MOSFET，其中MOSFET采用了一项耐用、有专利的智能电源技术，允许输出电流垂直流过硅片，负责提供控制逻辑的VDD管脚具有强大的输入电压能力，从而使VIPer12A特别适用于电磁炉电源。

VIPer12A与VIPer22A两者的内部基本结构、各个引脚功能和封装尺寸等都相同，主要不同在于VIPer22A的最大功率比VIPer12A高，在输入电源电压范围为195～265V条件下，对于采用SO8扁平封装的产品，VIPer12A与VIPer22A的最大功率输出分别为8W、13W；DIP8双列直插封装的VIPer12A则为12W，VIPer22A为20W。所以，用VIPer22A通常可以直接代换VIPer12A，大多不需要对电路做改动，而且由于允许功率大，可靠性相对较高，不容易被损坏，但价格相对提高了。

1.6.4　移位寄存器

由于电磁炉的面板显示项目较多，需要与之对应的控制端口相应也较多，而单片机的端口却有限，为了达到端口的合理配接，电磁炉电路中多采用移位寄存器来达到扩展控制端口。移位寄存器的型号和类型较多，电磁炉电路中常用74LS1648位移位寄存器，其外形结构如图1-54所示。可与74LS164互换的集成电路（IC）有74HC164、74164、74F164、40H164、SN74ALS164A、74HCT164、74AKS164、SN74HHC164等。