作者：张国斌

原文出自：http://www.eetrend.com/blog/100032243

我们都知道，电磁炉是一种大功率用电设备，在设计上通常有单管技术与半桥技术的区别。两种技术都是通过一系列电路处理技术将普通交流电（220V、380V）转化成高频直流电流，通过做功线盘产生强烈电涡流，并与相应专用锅具感应产生激烈电磁场，直接促使相应专用锅具材料内部原子极速激荡碰撞，从而使得相应专用锅具自身快速发热产生高温，用来加工烹饪食物。 

单管半桥各有特点

说到不同点，在交流电的承接转化处理技术方面，单管采用单路驱动技术，利用单IGBT逆变模块分别承接转化交流电的上弦波，结合相应附加电路配置吸收下玄波电流进行放电补充，产生的高频电流波形相对完整。单管技术的最大优势是在投资成本方面，因其设计配置不那么高，生产成本较低。而半桥采用双路驱动技术，利用双IGBT逆变模块分别承接转化交流电的上弦波和下弦波电流，产生的高频电流波形完整、清晰、稳定；，因而电流的转换效率很高，能输出较大的功率，是目前高端电磁炉的主流方案。 

设计最精简的半桥电磁炉

为降低半桥电磁炉的技术门槛，帮助厂商精简半桥电磁炉的设计，富士通半导体采用先进的工艺，将半桥电磁炉所需的运算放大器，比较器，波形发生器集成到单片MCU中，其最新推出8位微控制器MB95F430系列就是电磁炉一个不错的选择。以下先介绍一个使用C库API开发的基于MB95F434K的电磁炉案例。

  半桥电磁炉方案框图

图1：半桥电磁炉方案框图

 

该系统的硬件设计如框图所示，利用电磁涡流加热系统理论，设计使用了PWM控制IGBT产生涡流加热。可以调整PWM宽度来调整功率。风扇可冷却IGBT。反馈信号可用来保护系统，并计算功率。反馈信号包括电流、电压、浪涌和温度。

  半桥电磁炉硬件设计框图

图2：半桥电磁炉硬件设计框图

富士通半导体还为用户开发了一个演示系统，它包括各种必备的功能：电源控制、风扇控制、风扇延迟关闭、蜂鸣器控制、LED显示、键盘、自动锅具检测、空负荷检测、定时关机（3小时）、恒功率加热、恒定温度加热、IGBT温度检测、板温度检测、IGBT过温保护（120℃）、面板过温保护（300℃）、空负荷保护（300℃）、传感器开路/短路检测、过电流保护（18A）、过电压保护（270V）、低电压保护（150V）、浪涌保护（1000V），以及如果没有定时，2小时无操作自动关闭。

在系统设计上，使用了一些反馈信号，以保护系统或计算功率。保护信号包括过电流、过电压、浪涌电压和自动锅具检测。。如果IGBT温度上升超过60℃，风扇必须打开。如果IGBT的温度超过120℃，系统必须停止工作。如果负载是空的，面板的温度将提高。如果温度提高到300℃，系统必须停止工作。

在软件设计方面，我们可以看看用户界面的设计。该系统有六个工作模式。使用者可以向“M”（左）和“M”（右）推动来改变工作模式，如下图所示。上电时，系统处于待机状态。当按下“开/关”时，将在“释放”模式下工作。使用者可以在任何模式下，按下“开/关”关闭或推向“增加”或“减小”改变功率，当想通过定时器热的食物时，可以设置定时器。使用者可以设置“定时”和启动定时器，按下“取消”即取消定时。按下“显示”可以查看定时器。如果时间为零，定时器没有启动。

半桥电磁炉用户界面

图3：半桥电磁炉用户界面

 

MB95F430的功能特点

MB95F430是整个解决方案的核心，它使参考方案具备了以下的功能：

• 支持8LED以及4LED数码显示管显示
• 8键触摸按键
• 9种功率模式
• 定时模式，定温模式，恒定功率模式

以上功能基于MB95F430的一些特性，包括：

• F2MC-8FX CPU 内核，运行频率32.5MHz
• 16位 复合定时器，16位PPG
• 16位FRT，16位OCT
• 四路电压比较器内置
• 运算放大器内置
• 17路8/10 位AD转换器
• I2C,UART，SIO内置
• 29 I/O 输出
• 在线调试

MB95F430半桥电磁炉解决方案集成了电磁炉所必需的运算放大器和多个电压比较器、AD转换器以及FRT和OCT模块，能够驱动半桥双IGBT，适用从600W到5000W的功率，是目前最精简的半桥电磁炉解决方案。