電磁爐控制板設計原理：電磁爐功能及MCU性能分析

廚衛電器電磁爐小家電迪吉多創新電子 2017-06-02

第一章電磁爐功能及MCU性能分析

§1 電磁爐功能

電磁爐功能如下：

一、五檔功率調節

在加熱狀態下，可以調節5檔功率：炒（功率最高）、炸、煮、煎、保溫（功率最低）。剛一開機，即為加熱—炒。

二、五檔溫度控制

在定溫狀態下，可以調節5檔溫度：240度、200度、140度、100度、70度。

三、定時

5分鐘1檔，最高定時99分鐘，每5分鐘一檔，倒計時顯示剩餘時間。

四、無鍋檢測

能自動檢測爐臺上有無鍋。

五、保護功能

1、過壓、欠壓保護

當市電電壓低於170V（ADC值2V）或高於260V（ADC值3.2V）時，報警顯示E1。

2、IGBT超溫（ADC值3.4V）、傳感器開路顯示E2。

3、鍋底溫度傳感器斷路顯示E3。

4、電流過大顯示E4。

§2 MCU性能分析

一、 MCU口線信號

㈠輸入信號

MCU有四路輸入信號，檢測電磁爐的工況，它們分別是：

1、功率管IGBT溫度信號，為接+5V電源的負溫度係數熱敏電阻和20K接地固定電阻的分壓輸出，因此溫度越高，電壓越高。

2、鍋底溫度信號，為接+5V電源的負溫度係數熱敏電阻和3K接地固定電阻的分壓輸出，因此溫度越高，電壓越高。

3、市電電壓信號，直流輸入，市電電壓越高，此電壓也越高。

4、負荷電流信號，直流輸入，負荷電流越大，此電壓越高。

㈡輸出信號

四路輸出信號，根據電磁爐所設定的工作狀態，輸出相應的控制信號，來控制電磁爐的工作，它們分別是：

1、PWM脈寬輸出信號，經阻容濾波後形成直流信號，與反饋回來的負荷電流信號相比較，形成閉環控制。PWM輸出脈寬與鍵盤所設定的加熱功率有關。

2、控制線，高電平可關斷加熱脈衝。在定溫度超過上限時，輸出高電平；在定溫度低於下限時，輸出低電平。

3、蜂鳴器輸出，輸出低電平時，蜂鳴器響。

4、電風扇控制輸出，輸出低電平時，電風扇轉。

二、電磁爐功能與MCU控制信號分析與測試

㈠、五檔功率調節（負荷電流負反饋閉環控制調節）

在加熱狀態時，根據所設定的功率（保溫、煎、煮、炸、炒），輸出五個不同脈寬的PWM信號，因此形成了五個不同的比較直流電壓（保溫最低，炒最高），與反饋回來的負荷電流信號相比較，若負荷電流信號低於比較電壓（相當於功率未達到要求），則比較器輸出高電平，輸出寬加熱脈衝；若負荷電流信號高於比較電壓（相當於功率已達到或超過要求），則比較器輸出低電平，輸出窄加熱脈衝。這樣便形成了閉環功率控制。

測試點：五檔功率所對應的PWM輸出信號佔空比，及比較直流電壓。

測試方法：使電磁爐上電開機，在加熱狀態下，使電磁爐分別運行於五檔功率時，

1、用示波器分別測出五個POW輸出波形週期和佔空比；

2、用萬用表分別測出五個不同PWM信號形成的比較電壓。

加熱檔位	PWM週期（us）	PWM佔空比（%）	比較電壓（V）

炒	63	70%—92%	3.52—4.64V
炸	63	75%	3.79V
煮	63	63%	3.23V
煎	63	55%	2.86V
保溫	63	35%	1.93V
待機	63	7.8%	0.62V

“炒”檔時，為最高火力，PWM佔空比在16秒內，循環從70%變化至92%。

“保溫”檔時，為最低火力，除輸出PWM信號，還將控制線低3.64秒，高3.24秒.

廠家給出數據：MCU第19腳電壓（CRU輸入）

炒：3.8V；炸：3.2V；煮：2.6V；煎：2.3V；保溫：1.7V

㈡、五檔溫度控制

在定溫狀態時，MCU不斷檢測鍋底溫度，當鍋底溫度低於設定溫度時，控制線輸出低電平，繼續輸出加熱脈衝；當鍋底溫度等於或高於設定溫度時，控制線輸出高電平，停止輸出加熱脈衝，如此循環，使溫度穩定於設定溫度。

測試點：五檔溫度對應的溫度檢測電路輸出的電壓值，和五檔溫度對應的PWM輸出信號佔空比。

測試方法：用100K電位器模擬鍋底溫度檢測熱敏電阻，使電磁爐脫開負載運行（同時按下INC、DEC兩鍵，使電磁爐上電），在定溫狀態下，使電磁爐分別運行於五檔定溫時，

1、用示波器分別測出五檔PWM信號佔空比；

2、調節電位器的同時，用萬用表監測OUT輸出電平，測出OUT端由低至高和由高至低時，POT輸入的直流電壓。

定溫溫度	PWM佔空比（%）	POT輸入電壓
OUT由低至高	OUT由高至低
240	最高火力	2.98V	2.65V
200	最高火力	2.4V	2.18V
140	最高火力	1.43V	1.17V
100	最高火力	0.85V	0.65V
80	最高火力	0.45V	0.25V