电磁炉的软硬件设计

电磁炉已经是市面上相当成熟的产品了，今天笔者就和大家来聊一聊电磁炉的工作和控制原理。

电磁炉电磁炉，一听就知道用到的是电磁原理。那么什么是电磁原理呢？

在学习物理的时候，我们知道了电能生磁，磁能生电。

所谓电生磁就是用一条直的金属导线通过电流，那么在导线周围的空间将产生圆形磁场。导线中流过的电流越大，产生的磁场越强。磁场成圆形，围绕导线周围。磁场的方向可以根据“右手螺旋定则”又称 “安培定则一” 来确定：用右手握住直导线，让大拇指的方向指向电流的方向，那么四指弯曲的方向就是磁场方向。

所谓磁生电就是当导体棒在做切割磁感线的运动时，导体棒内的自由移动的电荷也随着导体棒运动，由左手定则可知，导体中自由运动的电荷会受到洛伦兹力作用，从而会发生定向移动，导体两端会产生感应电动势，如果是闭合回路，会产生电流。

以上我们所得电生磁、磁生电主要说的是铁棒，那么电磁炉究竟是用到什么方法使铁锅（金属块）发热的呢？

笔者上网查到了涡流的概念。涡流效应指的是法拉第电磁感应定律，当块状导体置于交变磁场或在固定磁场中运动时，导体内产生感应电流，此电流在导体内闭合。导体内部的涡流也会产生热量，如果导体的电阻率小，则产生的涡流很强，产生的热量就很大。

至此电磁炉的原理就很清楚了，铁锅由于涡流效应发热（磁生电的一种），涡流的产生是由交变磁场产生。交变磁场的产生， 请看下面的原理图。

当PWM开关脉冲加至IGBT Q1 的 G 极，脉冲高电平时Q1 导通，电流从L1流过线盘 L2电流逐渐上升。在脉冲变为低电平时，Q1 截止，由于线圈感抗不允许电流突变（感抗作用），线盘L2的电流不能立即变 0，于是向 C2充电，C2 电荷充满，电流变0，这时 L2 的磁场能量全部转为 C2 的电场能量，在电容两端出现左负右正，幅度达到峰值电压，在 Q1 的 CE 极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+电源电压。峰值之后，C2 通过 L2逐渐放电，放电完毕后电容两端电压消失，这时电容中的电能又全部转为 L2 中的磁能，因感抗作用，电流不能立即变 0，于是 L2两端电动势反向，即 L2 两端电位左正右负，由于 Q1 内的阻尼管二极管 D 的存在，C2 不能继续反向充电，而是经过 C1、D 回流，形成电流。

第二个PWM脉冲开始到来，但这时 Q1 的发射极电压 Ue 为正，集电极电压Uc 为负， 处于反偏状态，所以 Q1 不能导通，待电流减小到 0，L2中的磁能放完后 Q1 才开始第二次导通，由此循环上述过程，于是在 L2 上就产生了和开关脉冲频率（20K~30K）相同的交流电流。如果峰值脉冲还没有消失，而开关脉冲己提前到来，就会出现很大的导通电流使 Q1 烧坏，因此必须设计同步电路使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。

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