2.1 电磁炉的整机系统构成
2.1.1 整机结构模型
电磁炉按感应电流频率的高低可分为低频电磁炉和高频电磁炉两种。低频电磁炉由于自身的某些缺陷,目前市场上极少流行。高频电磁炉则是利用高频电流(20kHz以上)通过感应线圈产生交变磁场而进行工作的。本书所列举的电磁炉,就是指高频电磁炉。
电磁炉按功率分,有1.8kW、2kW、2.2kW等;按内部的加热线圈分,有单灶(单线圈)和双灶(双线圈);按安装方式分,有台式和嵌入式;按性能和价格分,有低挡、中挡和高挡等;按操作控制及显示分,有机外线控、LED显示、数码显示、VFD彩屏和感应触摸等。
电磁炉的厚度一般在80mm以下,其结构如图2-1所示。它主要由外壳和电路板两部分组成。外壳部分主要由炉台面板、操作面板和外壳所组成;电路板部分主要由主控电路板、控制电路板,加热线圈和风扇等所组成。
图2-1 电磁炉基本结构图
(1)炉台面板
炉台面板的主要作用是支撑烹饪锅具。它一般用4mm厚的结晶陶瓷玻璃(又称为微晶玻璃)制成,不同于普通的陶瓷或玻璃,该材料具有良好的绝缘性能、机械硬度、耐热性、抗热性、抗机械冲击性,且耐水、耐腐蚀,在高温使用中沾水不爆裂,导热性能良好。
(2)操作面板
操作面板的主要作用是实现人机对话。通过该面板上的操作,可实现开/关机、火力、温度、时间和各种烹饪功能的调节和切换。同时,用显示的方式告诉操作者目前处于的工作状态,便于操作和使用。
(3)主控电路板
主控电路板简称主板,其主要作用是把电能转换成磁能。它是电磁炉的核心电路。
(4)控制电路板
控制电路板主要作用是接受操作面板传递过来的操作命令,控制主控电路正常工作及工作状态显示。
(5)加热线圈
加热线圈的主要作用是将高频电流转换成磁能。
(6)风扇
风扇的主要作用是降温。电磁炉电路中的整流管、加热线圈、IGBT管等在工作时耗散功率较大,发热量大,一般都采用由电动机驱动的排气扇进行强制散热。
电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。在电磁灶内部,由整流电路将50Hz/60Hz的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流电压转换成频率为20~40kHz的高频电压,高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场,当磁场内的磁力线通过金属器皿(导磁又导电材料)底部金属体内产生无数的小涡流,使器皿本身自行高速发热,然后再加热器皿内的食物,实现无明火煮食。加热原理简图如图2-2所示。
图2-2 电磁炉加热原理简图
2.1.2 电磁炉各系统简介
电磁炉整机系统方框图如图2-3所示。从图2-3中可以看出电磁炉是由五大系统组成:电源电路、主电路、MCU、保护与检测电路、控制与显示电路。
图2-3 电磁炉整机系统方框图
电磁炉整机方框图如图2-4所示。从图2-4中可以看出:电源电路是由低压电源电路和高压电源电路组成;主电路是由同步电路、振荡电路、脉宽调整电路、驱动电路、LC谐振电路组成;MCU是一个独立的单元电路;保护与检测电路是由电压检测电路、电流检测电路、IGBT温度检测电路、炉面温度检测电路组成;控制与显示电路是由显示电路、键盘、蜂鸣器、风机组成。
图2-4 电磁炉整机方框图
各电路的主要作用如下。
(1)电源电路
电源电路的主要作用是:把交流电变换为平稳的直流电,作为整机电子电路的能源供给。它主要提供两大输出电压,即高压供给高频振荡电路的输出级,低压供给其他电路。
(2)主电路
主电路的主要作用是:产生一个高频振荡信号,且该信号受同步电路控制,并能实现脉宽调节,经驱动电路放大后,激励开关电路正常、可靠地工作,即把交变电流转换成磁能。
(3)单片机(MCU)
单片机的主要作用是:形成和识别用户操作命令,对用户操作命令进行处理并输出相应的控制信号,同时检测整机的工作状态。
(4)控制及显示电路
控制及显示电路的主要作用是:实现人机操作及对话。
(5)保护与检测电路
保护与检测电路的主要作用是:保证整机电路,特别是IGBT管能够可靠、正常、稳定地工作。