课堂三　电路识图

一、电路图形符号简介

常用的电路图形符号及含义见表1-2。

二、电磁炉常用元器件引脚功能及内部电路

（一）74HC164

（二）CHK-S009

（三）CHK-S007（S01A-V4）

（四）DM74LS164N

（五）EM78P156ELP

（六）HD74LS145

（七）HMS87C1204AP

（八）HMS87C1404B

（九）HT49R50A-1

（十）JYM0102OED-20PIN

（十一）LC87F2L08

（十二）LM339N

（十三）LM393P

（十四）LM558N

（十五）MC80F0604

（十六）MC80F1604B-P

（十七）OB2226AP

（十八）S3P70F4

（十九）S3C9454、S3F9454

（二十）SG3525A

（二十一）SH69P42

（二十二）SM7028

（二十三）SN7407N

（二十四）SN74HC164N

（二十五）SN8P1706

（二十六）STF16360EN

（二十七）TA8316AS

（二十八）THX202

（二十九）TMP86FS27FG

（三十）TMP86C807MN

（三十一）VIPer12A

（三十二）VIPer22A

三、电磁炉基本单元电路简介

（一）高低压供电电路

1.直流300V整流电路（即主电源电路）

电磁炉的直流300V整流电路是电磁炉整机功率输出电路，它是将交流220V通过桥式整流电路整流、滤波后获得的。该电路的核心元件是整流桥堆，其具体工作原理如下：它将输入的220V交流电变换成脉动直流电；再经过L型滤波电路（由电感线圈L和电容C2）进行滤波，输出平滑的直流电；由于电感对脉动电流产生反电动势的作用，它对交流阻值很大，而对直流阻值很小，在整流电路中串入L型滤波电路，可以使电路中的交流成分大部分降落在电感上，而直流成分则从电感线圈流到负载上，从而起到了进一步滤波的作用，如图1-50所示。

2.低压直流电源电路

低压直流电源电路是电磁炉中比较重要的电路，此部分电路主要产生专供单片机工作的电源，部分保护电路取样用的+5V电源，供电电压比较器LM339、散热风扇电动机和功率驱动电压输出级等的+18V电源。也有的电磁炉中还把电压比较器部分的电源用12V专门供电。在驱动部分还有的采用20V，甚至23V供电。

图1-51所示为美的TM-S1-01A主板电磁炉低压直流电路原理图，该电路中的开关电源采用ST公司生产的VIPer12A电源IC，内含脉宽调制控制器电路和过流、过压、过热保护电路，以及耐高电压的MOSFET；该电源IC组成的开关电源具有市电输入电压范围宽、转换频率高，以及外围元器件少等优点，因此在很多主流品牌电磁炉（如美的、苏泊尔、尚朋堂、TCL等）上广泛应用。

（二）LC振荡电路

电磁炉的LC振荡电路（LC谐振回路）是电磁炉的核心电路，是电能转换成电磁能的实现部分，主要由谐振电容C，线圈盘L、IGBT管等组成。

LC振荡电路工作原理就是LC并联谐振的原理，通过电感线圈与振荡电容不停地进行充电和放电，产生振荡波形，具体过程如下：当IGBT的C极电压为0V时，IGBT管导通（监控电路检测到C极电压为0V时，即开启IGBT管），此时的电感线圈开始储存能量；当IGBT管由导通转向截止时，此时由于电感线圈的作用，电流还会沿着先前的方向流动，由于IGBT关断，电感只能对电容C充电，从而引起C极上的电压不断升高，直到充电电流变小降至0时，C极电压达到了最高；此时，电容C开始通过线圈放电，C极电压降低，当C极电压降到0V时，监控电路动作，IGBT再次开启，如此反复循环。

图1-52所示为美的TM-S1-01A主板电磁炉LC振荡电路，其中“L”是指接在OUT1和OUT2之间的线圈盘，而“C”则为并在“L”之间的电容C5。

（三）同步及振荡电路

该电路是电磁炉功率控制的核心电路，主要作用是从LC振荡中取得同步信号，根据同步信号振荡产生锯齿波，为IGBT提供前级驱动波形。同步电路严密监视主回路工作状况，当IGBT电压下降接近0V时输出一个触发脉冲，强行使振荡电路开始下一个周期的振荡，并使IGBT导通，这样可避免励磁线圈中的电流瞬间变化太大保护了关键部件IGBT；振荡电路输出矩形脉冲，正常工作时该矩形脉冲的上升沿时刻受同步电路的强行控制，以确保与主回路LC谐振电路同步，而矩形脉冲的宽度受电流负反馈电路的控制。

图1-53所示为美的TM-S1-01A主板电磁炉同步及振荡电路，它主要由元件R3、R19、R17、R14、C8、R4、R5、R32、R37、R15、R14、R24、C9、C30、U1（脚）等组成，其信号取自LC振荡回路中电容C5两端分压，一路经过R3、R19、R14和C8得到相位电压A点，送到单片机（U1）脚；另一路经过R4、R5、R32、R37、R15、R16、R24得到相位电压B点，送到单片机脚；单片机得到两者信号，并经过内部处理，从而得到可控制的同步PWM，并从U1的③脚（PWM）输出，③脚输出的高电平使IGBT驱动电路启动LC振荡，通过同步反馈网络到单片机内部进行检测来确定是否有锅。此电路的输入信号是线盘两端（即CN3和CN4）的谐振荡波形，U1的③脚输出控制IGBT前级的PWM信号。

（四）IGBT高压保护电路

电磁炉IGBT高压保护电路的作用是保护IGBT管的C极（或D极）电压不超过它的耐压值，防止IGBT管过压损坏。

图1-54所示为美的TM-S1-01A主板电磁炉高压保护电路，该电路主要由R4、R5、R32、R37、R15、R16、R18及单片机U1（脚）组成，IGBT的C极电压经过R4、R5、R32、R37、R15、R16分压后再经过R18到单片机U1（脚）。另外，有些电磁炉的该电路由电压比较器、外围电阻、外围电容等构成。

（五）IGBT驱动电路

IGBT驱动电路的作用是为IGBT提供开关脉冲电压，该电路处于整机电路的后级，因此也称功率输出驱动级电路。

驱动电路是否工作受到开关机电路、功率控制电路及过温、过流、过压等保护电路的控制。驱动电路的结构形式有以下两种：一种是集成电路式驱动电路，这种电路结构主要在较早期生产的电磁炉中应用，而且驱动集成电路都是采用TA8316专用驱动集成电路；另一种是采用分立式晶体管组成的推挽驱动输出电路，这种电路的结构形式也是现在生产的电磁炉中应用得最多的电路结构形式，这种电路通常采用的三极管型号有8050、8550及C1815、A1015。

图1-55所示为美的TM-S1-01A主板电磁炉IGBT驱动电路，该电路主要由元件U1（③脚）、Q1～Q3、R8、R9、R13、C10、R7等组成，该电路分为两部分：第一部分由Q1、Q3组成的推挽电路，驱动波形通过此推挽电路，将输出的V_OUT电压提高到18V；第二部分由Q2组成的IGBT使能控制电路，当Q2基极为高电平时，Q2导通，从而拉低Q3基极，Q3导通则IGBT驱动电路不工作，当Q2基极为低电平时IGBT启动。

（六）浪涌保护电路

电磁炉浪涌保护电路的作用是对浪涌冲击进行感知和保护，在使用过程中如果电网电压不稳，高压脉冲（一般高于400V）冲击电磁炉，该电路可起到保护作用。

图1-56所示为美的TM-S1-01A主板电磁炉浪涌保护电路，该电路主要由U1（①脚）、D1、D2、R29、R1、R11、C2、C7、D4、R40组成。其工作过程是：市电经D1、D2整流，通过R29、R1、R11分压后，经过R40得到单片机U1①脚取样信号；当电源电压正常时，U1①脚为低电平（约0.8V），经过U1内部处理后不影响后级IGBT使能控制电路的Q2；当电源突然有浪涌电压输入时，造成U1①脚电压升高为高电平（约高于2.5V），经过IC内部检测处理使③脚输出高电平，使后级IGBT使能控制电路的Q2截止，关断IGBT，从而保护电磁炉。

（七）电流检测电路

电磁炉的电流检测电路用来取样电磁炉的工作电流，并将电流信号送到电磁炉的检锅电路和功率调整电路，作为电流调整的依据，即为单片机提供整机的精确电流参数，让单片机根据此参数判断锅具加热面积的大小，是否有锅；同时检测整机的工作电流，并以此参数进行输出功率的闭环控制。

图1-57为美的TM-S1-01A主板电磁炉电流检测电路，该电路主要由U1（脚）、VR1、RK1、R2、C3、C26、C27等组成。其工作过程是：流过RK1两端的电流，变换成电压，此电压经过R2、变阻器VR1输入至单片机U1脚，CPU根据此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电流，从而自动做出各种动作。

（八）电压检测电路

电磁炉电压检测电路的作用是对输入的市电电压进行检测，当市电电压过高或过低时，MCU智能控制电路会发出停机指令，来防止电磁炉在欠压或过压状态下产生大电流损坏电磁炉上的器件。

图1-58为美的TM-S1-01A主板电磁炉电压检测电路，该电路由U1（⑩脚）、D1、D2、R29、R26、R12、R10、C14等组成。其工作过程是：电压信号取自电磁炉电源交流输入，交流信号由D1、D2整流的脉动电流电压通过R29、R26、R12、R10分压，C14平滑后，得到信号送到单片机⑩脚，然后CPU根据此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电压，从而自动做出各种动作，即工作时，单片机时刻检测电压的变化，若电压过高或低时，单片机将会发出保护的指令，停止加热，并显示代码，待电压恢复正常后，电磁炉自动恢复工作；工作时，单片机根据时时检测到的电压及电流信号变化，自动调整PWM做功率恒定处理。

（九）蜂鸣器报警电路

不同品牌及不同型号的电磁炉报警驱动方式也有所不同，有些电磁炉的报警驱动电路通过运算放大器进行驱动，而有些电磁炉则是通过MCU微处理器直接进行驱动。

图1-59为万家乐MCXXDG（V）（AI）系列电磁炉蜂鸣器报警电路，该电路主要由BUZ1、Q9等组成。其工作过程是：电磁炉发出报警信息时，单片机通过BUZ口发出一个高电平的脉冲信号电压，经R41送到Q9B极，Q9导通，令蜂鸣器发出报警声。

（十）锅具温度检测电路

加热锅具底部的热量透过微晶玻璃板传至紧贴玻璃板底的负温度系数热敏电阻，该电阻阻值的变化间接反映了加热锅具的温度变化。

图1-60为美的TM-S1-01A主板电磁炉锅具温度检测电路，该电路主要由元件R28、C25、U1（脚TMAIN）等组成。其工作过程是：热敏电阻RT与分压点的电压变化反映了热敏电阻阻值的变化，即加热锅具的变化，U1脚通过监测电压的变化发出相应的动作指令。

（1）过热保护　根据不同的功能，当检测到的温度过高时，电磁炉将停止加热或保护显示保护代码。

（2）干烧保护　当锅具处于干烧状态时，锅具温度上升很快，电磁炉将会停止加热并显示保护代码EA。

（3）热敏异常保护　当热敏电阻异常时，短路或感应不到温度，电磁炉将不能启动或停止加热，同时显示保护代码。

（4）工作　工作时，单片机时刻检测锅具温度，根据锅具温度做相应的火力调整。

（十一）IGBT温度检测电路

IGBT管产生的热量通过散热片传至紧贴其上的温度系数热敏电阻RT，该电阻阻值的变化间接反映了IGBT管的温度变化；热敏电阻RT与分压点的电压变化反映了热敏电阻阻值的变化，即IGBT管的温度变化；MCU通过监测该电压的变化，发出相应的动作指令。

图1-61为美的TM-S1-01A主板电磁炉IGBT温度检测电路，该电路主要由热敏电阻RT1、R27、R34、C24、U1（脚组成），单片机就是通过检测脚（TIGBT）电压的变化间接检测IGBT温度的变化，从而做出相应的动作。

（1）高温保护　当检测到IGBT温度高于90～100℃时，电磁炉将会停止加热待温度下降到60～70℃后恢复加热；当IGBT温度高于110℃时，电磁炉将会立即停止加热并保护显示高温代码E6，保护IGBT。

（2）热敏异常保护　当热敏电阻异常时（短路），电磁炉将不能启动或保护显示保护代码。

（十二）风扇驱动电路

风扇驱动电路的作用：电磁炉正常工作时，IGBT会产生大量的热量，该电路及时将热量排出机外，避免IGBT因温度过高而损坏，而且避免使电磁炉因过温保护而处于断续加热状态。目前电磁炉都采用电风扇运转降温方式，即风冷式。风扇电动机的驱动电压信号都来自单片机。另外，有的电磁炉中由于单片机的输出端口有限，将风扇电动机驱动电压信号的端口与其他功能端口（一般是蜂鸣器端口）复用，既一端口即可以输出风扇电动机驱动电压信号，又可以在必要时输出报警蜂鸣器驱动信号。风扇电动机的驱动电路原理很简单，一般都是通过一只三极管控制风扇电动机的停止和运行。

图1-62为美的TM-S1-01A主板电磁炉风扇驱动电路，该电路由U1（⑥脚）、Q5、D3、R20、R35等组成。其工作过程是：当FAN口（U1⑥脚）为高电平时，Q1导通，风扇工作，当FAN口为低电平时，Q1截止，风扇关断。风扇驱动控制口FAN和蜂鸣器驱动端口BUZ复用同一个单片机端口，所以在蜂鸣器鸣叫时输出方波，风扇会暂时减慢，但由于鸣叫时间很短，而风扇转动时存在惯性，所以转动减慢不明显，并不影响实际效果。