Was ist das Funktionsprinzip eines Induktionsherdes?

1. Hauptstromkreis
In der Abbildung wandelt die Gleichrichterbrücke BI die Netzfrequenz (50 Hz) in eine pulsierende Gleichspannung um. L1 ist eine Drossel und L2 eine elektromagnetische Spule. Der IGBT wird durch einen Rechteckimpuls aus der Steuerschaltung angesteuert. Beim Einschalten des IGBT steigt der durch L2 fließende Strom schnell an. Beim Abschalten des IGBT treten L2 und C21 in Serienresonanz, und der C-Pol des IGBT erzeugt einen Hochspannungsimpuls zur Erde. Wenn der Impuls auf Null fällt, wird der Ansteuerimpuls erneut zum IGBT hinzugefügt, um ihn leitend zu machen. Dieser Vorgang wiederholt sich, und schließlich wird eine elektromagnetische Welle mit einer Hauptfrequenz von etwa 25 kHz erzeugt, die im auf der Keramikplatte platzierten Eisentopfboden Wirbelströme induziert und den Topf erhitzt. Die Frequenz der Serienresonanz nimmt die Parameter von L2 und C21 an. C5 ist der Netzfilterkondensator. CNR1 ist ein Varistor (Überspannungsableiter). Wenn die Wechselstromversorgungsspannung aus irgendeinem Grund plötzlich ansteigt, kommt es sofort zu einem Kurzschluss, wodurch die Sicherung zum Schutz des Stromkreises schnell durchbrennt.

2. Hilfsstromversorgung
Das Schaltnetzteil verfügt über zwei Spannungsstabilisierungsschaltungen: +5 V und +18 V. Die +18 V nach der Brückengleichrichtung werden für die Antriebsschaltung des IGBT verwendet, der IC LM339 und die Lüfterantriebsschaltung werden synchron verglichen, und die +5 V nach der Spannungsstabilisierung durch die Spannungsstabilisierungsschaltung mit drei Anschlüssen werden für die Hauptsteuerungs-MCU verwendet.

3. Kühllüfter
Beim Einschalten sendet der Hauptsteuer-IC ein Lüftersignal (FAN), um den Lüfter am Laufen zu halten. Er saugt kalte Außenluft in das Maschinengehäuse und leitet die warme Luft an der Rückseite ab, um die Wärmeableitung im Gerät zu gewährleisten und Schäden und Ausfälle durch hohe Umgebungstemperaturen zu vermeiden. Bei Lüfterstopp oder unzureichender Wärmeableitung überträgt ein Thermistor am IGBT-Messgerät das Übertemperatursignal an die CPU, stoppt die Heizung und sorgt für Schutz. Beim Einschalten sendet die CPU ein Lüftererkennungssignal und anschließend ein Lüftersignal, um das Gerät bei normalem Betrieb wieder in Betrieb zu setzen.

4. Konstante Temperaturregelung und Überhitzungsschutzschaltung
Die Hauptfunktion dieser Schaltung besteht darin, die Temperaturänderungsspannungseinheit des Widerstands entsprechend der vom Thermistor (RT1) unter der Keramikplatte und dem Thermistor (negativer Temperaturkoeffizient) am IGBT erfassten Temperatur zu ändern und an den Hauptsteuer-IC (CPU) zu übertragen. Die CPU erzeugt durch Vergleich des eingestellten Temperaturwerts nach der A/D-Wandlung ein Start- oder Stoppsignal.

5. Hauptfunktionen des Hauptsteuer-IC (CPU)
Die Hauptfunktionen des 18-poligen Master-IC sind wie folgt:
(1) Ein-/Ausschaltsteuerung
(2) Heizleistung/Konstanttemperaturregelung
(3) Steuerung verschiedener automatischer Funktionen
(4) Leerlauferkennung und automatische Abschaltung
(5) Erkennung der Tastenfunktionseingabe
(6) Schutz vor hohen Temperaturen im Inneren der Maschine
(7) Topfinspektion
(8) Meldung einer Überhitzung der Ofenoberfläche
(9) Lüftersteuerung
(10) Steuerung verschiedener Panelanzeigen

6. Laststromerkennungsschaltung
In dieser Schaltung ist T2 (Transformator) in Reihe mit der Leitung vor DB (Brückengleichrichter) geschaltet, sodass die Wechselspannung an der Sekundärseite von T2 die Änderung des Eingangsstroms widerspiegelt. Diese Wechselspannung wird dann durch die Vollweggleichrichtung D13, D14, D15 und D5 in Gleichspannung umgewandelt und nach der Spannungsteilung direkt zur AD-Wandlung an die CPU gesendet. Die CPU beurteilt die Stromstärke anhand des umgewandelten AD-Werts, berechnet die Leistung softwareseitig und steuert die PWM-Ausgangsgröße, um die Leistung zu regeln und die Last zu erkennen.

7. Antriebsschaltung
Die Schaltung verstärkt das von der Impulsbreiten-Einstellschaltung ausgegebene Impulssignal auf eine Signalstärke, die ausreicht, um den IGBT zum Öffnen und Schließen anzutreiben. Je breiter die Eingangsimpulsbreite, desto länger die IGBT-Öffnungszeit. Je höher die Ausgangsleistung des Spulenkochers, desto höher die Feuerkraft.

8. Synchrone Schwingschleife
Der Schwingkreis (Sägezahnwellengenerator) besteht aus einer synchronen Erkennungsschleife aus R27, R18, R4, R11, R9, R12, R13, C10, C7, C11 und LM339, deren Schwingfrequenz mit der Arbeitsfrequenz des Herdes unter PWM-Modulation synchronisiert ist, und gibt einen synchronen Impuls über Pin 14 von 339 aus, um einen stabilen Betrieb zu gewährleisten.

9. Überspannungsschutzschaltung
Überspannungsschutzschaltung bestehend aus R1, R6, R14, R10, C29, C25 und C17. Wenn die Überspannung zu hoch ist, gibt Pin 339 2 einen niedrigen Pegel aus. Einerseits weist er MUC an, die Stromversorgung zu unterbrechen, andererseits schaltet er das K-Signal über D10 ab, um die Antriebsleistungsabgabe abzuschalten.

10. Dynamische Spannungserkennungsschaltung
Die aus D1, D2, R2, R7 und DB bestehende Spannungserkennungsschaltung wird verwendet, um zu erkennen, ob die Versorgungsspannung im Bereich von 150 V bis 270 V liegt, nachdem die CPU die gleichgerichtete Pulswelle AD direkt umgewandelt hat.

11. Sofortige Hochspannungsregelung
R12, R13, R19 und LM339 bestehen aus. Bei normaler Rückspannung funktioniert diese Schaltung nicht. Übersteigt die momentane Hochspannung 1100 V, gibt Pin 339 1 ein niedriges Potential aus, senkt die PWM, reduziert die Ausgangsleistung, regelt die Rückspannung, schützt den IGBT und verhindert einen Überspannungsausfall.