高性能的电磁炉系统设计中电源模块应用

一、电磁炉的基本工作原理

一般厨具是通过本身发热，热量再传导到锅具，电磁炉不是由本身产生热量对食物进行加热，电磁炉将交流电转换成直流电压，再通过励磁线圈加到IGBT上，IGBT受驱动控制导通和截止，励磁线圈有频率为20—50KHz的电流流过，励磁线圈产生高频磁场，若有铁锅置于炉面上，则锅底产生涡流，涡流克服 锅内阻而转换成热能。

由于电磁炉是采用这种磁场感应电流的加热原理，它的关键元器件是大功率IGBT高速交替开关，IGBT的保护是电磁炉的重点和难点，针对电磁炉工作过程中，遇任任何情况都要快速保护的特点，赛元推出了电磁加热专用微控制器SC91F738，内置16MHzRC可提供MCU 16MHz工作频率，8KFlashROM，256RAM，4路比较器，1路运算放大器，3+1通道ADC，蜂鸣器Buzzer，IGBT控制 PPG，把过流保护，过流保护，反压调节，同步等等功能模块都集成到MCU内部。

二、电磁炉方案主要功能

1、无锅检测
自动侦测炉台有无锅，只在有锅时，才能开启功率器件IGBT。

2、功率控制
赛元SC91F738的PPG输出不同的PWM信号，所形成的负荷电流的大小是不同的。根据所设的档位的功率大小，由SC91F738测试到的市电电压值、电流值，PPG输出合适的PPG占空比，以达到功率的自动控制。使功率不受市的影响。

3、温度控制
在微晶板的锅底下方设置了温度传感器，可实现对温度的自动控制，用户可选适合的温度档。

4、定时
预约开机，定时关机

5、报警
市电过压、欠压，IGBT温度过高，锅底温度过高、电流过大、传感器故障等等都要报警。

四、电磁炉功能模块说明

1、主回路，功率控制PPG

如框图，IGBT受脉冲驱动，当IGBT导通时，励磁线圈电流迅速增加，当IGBT截止时，L、C回路发生谐振，IGBT集电极产生脉冲高压，当高压降至近0 时，驱动使IGBT再次导通，驱动脉宽决定了电磁炉负载的大小，通常IGBT由振荡电路、脉宽控制电路等外围电路完成。

赛元SC91F738 把这些外围电路集成到内MCU部，叫PPG（可编程脉冲产生器）。SC91F738内部有16MHz高速RC时钟源，11Bits可调脉宽，在0.0625μs~128μs范围，步进单位为0.0625μs, 2K级可调，使脉宽调节更别细腻平滑。
SC91F738的PPG，除反压保护的自减功能外，它集成了活灵的自动追踪目标值的功能。
SC91F738的PPG采用反向占空比的开漏输出，把IGBT驱动电路一减再减。

2、同步检测

同步电路监视主回路的工作状况，当IGBT电压下降接近0V时，输出一个触发脉冲，使IGBT导通。这样可避免励磁线圈中的电流瞬间变化太大，保护了功率器件IGBT。

赛元SC91F738集成了同步检测功能，并自动触发PPG输出，使外部电路大大简省，同时，SC91F738 PPG的延时功能，直接通过软件设置不同的延时输出时间，达到移相的效果，与用外部硬件移相比较，软件设置更加灵活。

3、反压自动调节

当IGBT关断时，励磁线圈产生反压，为了保护IGBT，都要严密监视IGBT集电极电压，一旦电压过高，一般通过外围电路立即关断驱动脉冲，再通过软件重新开启，普通做法由于重启较慢，正弦的包洛就会被削掉部分，降低电源利用率。

赛元SC91F738内部集成反压自动调节模块，不但反压过大时，会自动按你程式预设减小脉冲宽度，还会根据反压过压次数，自动灵活调节，该模块更特别的是 它会自动跟踪目标值功能，MCU硬件帮你做到动态平衡在最高效率，让包洛更加接近正弦波，相同的外部元器件，能做到更高的电磁炉功率。

4、过压保护

当电源本身或干扰而电压过高时。如电机、电风扇、日光灯等开关时，电源都会被干扰而产生电压浪涌，为了保护功率管IGBT不被烧坏，微控制器都要立即进入保护状态。 赛元SC91F738 内部集成了一个过压保护比较器。

5、过流保护

一般电磁炉只做电压浪涌保护功能，但赛元SC91F738特别增加了一个电流浪涌保护比较器，具有电压浪涌、电流浪涌双重保护，使产品更加安全可靠。

6、电压电流温度测试

赛元SC91F738 有3+1通道ADC，提供炉面温测试、IGBT温度测试、电压测试，另一通道ADC连接到内部放大器，提供电流放大测试。

7、与面板的通讯接口

赛元SC91F738提供类IIC的高速通讯接口，使之与面板连接排线减到最少，只有两根通讯线，既可以与慢速的IO通讯，还能与具有IIC接口的MCU高速通讯，如赛元SC91F832触摸按键MCU。

五、赛元SC91F832电磁炉面板方案