2024年8月9日发(作者：烟长运)
苏泊尔电磁炉电路板（motherborad）分析
电路板型号:C21S27-B,苏泊尔产品拓邦公司设计电路板都可以参照
电路板的组装方式: 插件,贴片混合.
生产工艺顺序为:PCB→刷红胶（用于贴片元件固定）→SMT(贴片电阻,电容,小功
率三极管) →JV(打跳线，10MM 跨距电阻,IN4148 开关二极管等) →DIP(人工插件,有大
功率的电阻, 5UF,0.3UF,电感等) →波峰焊(先助焊剂,两次喷锡) →剪元件脚→ICT 测
试（在线测试线路是否开路短路，以及元件是否出错，元件反向等）→目检（人工按照
PCBA 检验标准检测工艺问题）→测试（通电测试线路板）→刷防潮漆→包装
一：电磁炉主回路工作情况：
当电磁炉在正常工作时，电磁炉线盘上的线圈产生的交变磁场在锅具底部反复切割变
化使锅具底部产生环状电流（涡流），并利用小电阻大电流的短路热效应产生热量成为烹饪
热源。
220V 交流电经过整流桥输出5UF 电容滤波后输出300V直流电,IGBT受矩形脉冲驱动
导通时,300V 直流电到线盘输入端通过线圈盘输出经 IGBT 到地形成电流回路，线圈盘
的感应电压输入为正，输出为负 。给谐振电容0.3UF 充电。IGBT 截止时，谐振电容0.3UF
反向给线盘放电 ，电压方向反向。IGBT 集电极产生脉冲高压1100V。当反向高压接近
为0 时，IGBT 再次导通 。依次循环这样流过线圈盘是变向的电流,我们称交变电流, 交
变电流经过线圈形成涡流,使锅具本身快速加热.简述为过程
AC(200V,50HZ)—DC(300V)—AC(1200V频率在20—50KHZ)
:一是在高频电流的一个周期里,只有IGBT 导通电流是电源供给线盘的能量,所以电流的大小
就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,IGBT 导通的时间就越长,电流就越大,功率越大反
之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲的宽度;二是LC 自由振荡的半周期时间是出现
峰值电压的时间,亦是IGBT 的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能
错位的,如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IGBT 烧
坏,因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。
二，电磁炉 解决方案
所有电磁炉电 控电路板 设计就 是围绕保护IGBT 能工作安全和增加新功能设计 ，电路分为 ：
同步电路， 震荡电路，电流负反 馈，过压 保护，VCE 保护电路，电源电路， 温度检测 电路，
等等
1 同步电路
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
2 振荡电路
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
3 电流负反馈电路
负荷电流的反馈信号和单片机输出的PWM 信号相比较形成电流负反馈的输出这样可限制
负荷电流不至过高改变PWM 的占空比就可控制负荷电流的大小
4 过压保护电路
该电路严密监视市电上尖峰干扰和IGBT 集电极电压一旦电压过高即刻关断驱动脉冲该
电路是由全硬件实现的因此保护速度极快
5 电源电路
电源电路输出两个电压值+5V 主要对单片机供电+18V 主要对比较器供电+18V 用在驱动
电路中用于驱动IGBT 导通
7 单片机及其周边电路
单片机的加入使电磁炉实现了智能化使它增色不少其中主要包括提供良好的人机界面功
率自动控制温度自动控制定时控制以及各种自动检测报警等。
如图所示单片机对5 路输入的模拟信号进行模/数转换根据模/数转换值对电磁炉的工况
进行推理判断找出其中的最佳方案对电磁炉进行控制。
单片机的5 路输入的模拟信号分别为市电电压信号，负荷电流信号，IGBT 温度信号，
锅底PAN温度，信号风扇运转。
信号单片机的有4 路输出：一是PWM 信号可控制负荷电流，二是控制信号可开通或关
断驱动IGBT 的矩形脉冲，三是蜂鸣器控制输出可给用户提示，四是风扇控制信号风扇工作
可使IGBT 降温。
8电磁炉功能工作情况
C21S27-B，有火锅功能，褒汤功能，炒菜功能
这些功能是单片机内部程序存储器ASM汇编程序实现的。单片机输出占空比不同的PWM
信号所形成的负荷电流的大小是不同的根据所设档位的功率大小和市电电压值控制输出合
适的PWM 占空比使功率P=U I 不变以达到功率的自动控制这样就使输出功率不受市电电
压波动的影响用户可根据实际需要设置若干个不同功率 。
1，功率的加减---就是调节单片机内部的 PWM 占空比实现的。
2，定时预约功能---是单片机内部的定时器和记数器模块实现
3，炒菜，煎炸功能温度控制-----是锅具下线盘中间的温度传感器进行模糊控制
特殊元件介绍：
1， LM339
它是内置四个翻转电压为6mV的电压比较器,当电压比较器输入端电压正向时(+输入
端电压高于-入输端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管截止, 此时输出端相
当于开路; 当电压比较器输入端电压反向时(-输入端电压高于+输入端电压), 置于
LM339内部控制输出端的三极管导通, 将比较器外部接入输出端的电压拉低,此时输
出端为0V。
2， IGBT
它是绝缘栅双极晶体管(IusulatedGateBipolarTransistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电
流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。
目前有用不同材料及工艺制作的IGBT, 但它们均可被看作是一个MOSFET输入跟随一
个双极型晶体管放大的复合结构。特点如下：
1.电流密度大, 是MOSFET的数十倍。
2.输入阻抗高, 栅驱动功率极小, 驱动电路简单。
3.低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下, 其导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET的
Rds(on) 的10%。
4.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏。
5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us, 约为GTR的
10%,接近于功率MOSFET, 开关频率直达100KHz, 开关损耗仅为GTR的30%。
3， 电流互感器
它是初级电流变 化反映在次极电压变 化的器件。
1 同步电路:
在不同 的功率状态下,IGBT 的工作 状态应当与加热线盘的 状态保持一致,也就是IGBT
的驱动 信号与加热线盘的 状态一致,比如IGBT饱和截止为一 个周期,如果时间不同步,IGBT截
止时,0.3UF电容对线盘放电 没结束,下个驱动脉冲过 来,IGBT的C 极电压过高 而击穿 反压超过
1200V.
线盘OUT1端电压经过R3,R4,R16,R17分压输入到LM339的8 脚反向输入端, 线盘
OUT2 端电压经过R5.R6,R7,R8 分压输入到LM339 的9 脚正向输入端,C18,C20,C21 为
100PF—200PF 电容,防止高频杂波干扰.OUT2 一端为IGBT 的C 极检测两端电压变 化,使
LM339的14 脚输出和IGBT驱动相似的方波,当谐振电容0.3UF 左负右正，IGBT的集电
极电压 最高时，LM339 的14 脚输出高电 平使IGBT 驱动信号停止，当谐振电容0.3UF
两端电压 消失为0 的时候，LM339的14 脚输出低电平，使IGBT 驱动信号输出高电 平，
使以上过程是在IGBT 的C 极电压变 化和IGBT 驱动信号保 持一致，IGBT 驱动信号上升
沿和VCE反向脉冲的 下降沿 同步。
2 积分电路
LM339的14 脚为输出方波，通过C4 进行充放电后 ，在10 脚产生一 个锯齿波信号。
CPU 的检锅
IGBT保护信
号
信号PAN
贴片三极管
性能不良。
出现E0
涤纶 电
容，震荡
产生 锯
波
贴片三极管
S8050
驱动波形
CPU 输出的PWM
矩形方波
3 检锅电路
电磁炉 检锅一般采用2 种，电流检锅和脉冲检锅。目前苏泊尔电磁炉是 采用脉冲检锅。
检测是否LM339的14 脚输出波形，14 脚输出产生一 个与IGBTVCE 高压脉冲 同步 的方波
信号，单片机根据单位 时间内的高压脉冲 个数及高压平均值判断是否有锅，CPU 采用发出
脉冲检锅PAN信号使IGBT突然导通，然后谐振电容 和线盘发生阻尼振荡，就是看锅放上去，
14 脚有多少个脉冲，个数很多大于10 个以上表示无 锅。所谓的故障代码E1，就是说的无
锅报警，线盘 和谐振电容的 自由震荡时间长，能量消耗慢 。检测同步 电阻，同步 高压电 阻
开路，CPU 检测到的脉冲 就不正常了。一个脉冲就没有表示线路故障故障代码EO，比如线
盘开路，或者 同步高压电 阻阻 值偏大等 。放上铁质 锅振荡放出的 能量被锅吸收，时间短脉
冲就只有几个，可以正常加热了。
4IGBT 反压保护电路VCE
我们知道IGBT 的工作电压 最高1200V 为了让IGBT 工作正 常,常常设计在1100V 左右.也
就是行业里面说 的反压VCE 所以电磁炉电路 要设置IGBT的VCE 检测保护 电路
LM339的9 脚是IGBT的C 极高压电 阻分压在经过R18，R19，送入LM339的运放4 脚反
向输入端 。5 脚为5V 电压经过R21，R20 分压送入LM339的同向输入端 。5 脚是参考电压，
一但4 脚电压高 于5 脚电压，LM339翻转，2 脚输出低电平，把LM339的11 脚电压拉低，
使LM339的13 脚输出为 低电平，驱动信号截止， 停止加热。
CPU 输出的PWM
信号
4，PWM积分电路
PWM 脉冲到由R23、EC2、R24 组成的积分电路,PWM 脉冲宽度越宽,EC2 的电压 CPU 输出
越高,LM339 的11 脚的电压也跟着升高,送到振荡电路的控制电压随着升高,LM339 输出13
脚高电平使Q2 导通的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小。CPU 通过控制PWM 脉
冲的宽与窄,控制了IGBT 导通时间的长短,结果控制了加热功率的大小
5，IGBT 驱动激励电路
LM339 的13 脚脉冲信号,此电压不能直接控制IGBT 的饱和导通及截止,所以必须通
截止。IGBT 导通(2)10 脚电压大于11 脚电压,13 脚为低、Q2 截止，
过激励电路将信号放大才行,该电路工作过程如下:(1)10 脚电压小于11 脚电压,13 脚
为高,Q2 导通Q3
Q3 导通，IGBT 的G 极电压拉低，IGBT 截止。
CPU
6，IGBTEN（IGBT 开关保护电路）
的
IGBTEN 信号
当不加热时,CPU 的IGBTEN 输出高电平(同时LM339 的1 脚也停止输出),D10 导 1)
通, 使IGBT 激励电路停止输出,IGBT 截止,则加热停止。
(2)开始加热时,CPU1GBTEN 输出低电平,D10 截止,同时CPU 开始间隔输出PWM
试探信号,同时CPU 通过分析电流检测电路和VAC 检测电路反馈的电压信息、VCE
检测电路反馈的电压波形变化情况,判断是否己放入适合的锅具,如果判断己放入
适合的锅具,CPU 转为输出正常的PWM 信号,电磁炉进入正常加热状态,如果电流
检测电路、VAC 及VCE 电路反馈的信息,不符合条件,CPU 会判定为所放入的锅具
不符或无锅,则继续输出PWM 试探信号,同时发出指示无锅的报知如1 分钟内仍
不符合条件,则关机。
7 电流检测电路
8AC 电源电压高 低检测电路(过零检测)
9AC 电源浪涌保护电路
10 风扇,蜂鸣电路
2024年8月9日发(作者：烟长运)
苏泊尔电磁炉电路板（motherborad）分析
电路板型号:C21S27-B,苏泊尔产品拓邦公司设计电路板都可以参照
电路板的组装方式: 插件,贴片混合.
生产工艺顺序为:PCB→刷红胶（用于贴片元件固定）→SMT(贴片电阻,电容,小功
率三极管) →JV(打跳线，10MM 跨距电阻,IN4148 开关二极管等) →DIP(人工插件,有大
功率的电阻, 5UF,0.3UF,电感等) →波峰焊(先助焊剂,两次喷锡) →剪元件脚→ICT 测
试（在线测试线路是否开路短路，以及元件是否出错，元件反向等）→目检（人工按照
PCBA 检验标准检测工艺问题）→测试（通电测试线路板）→刷防潮漆→包装
一：电磁炉主回路工作情况：
当电磁炉在正常工作时，电磁炉线盘上的线圈产生的交变磁场在锅具底部反复切割变
化使锅具底部产生环状电流（涡流），并利用小电阻大电流的短路热效应产生热量成为烹饪
热源。
220V 交流电经过整流桥输出5UF 电容滤波后输出300V直流电,IGBT受矩形脉冲驱动
导通时,300V 直流电到线盘输入端通过线圈盘输出经 IGBT 到地形成电流回路，线圈盘
的感应电压输入为正，输出为负 。给谐振电容0.3UF 充电。IGBT 截止时，谐振电容0.3UF
反向给线盘放电 ，电压方向反向。IGBT 集电极产生脉冲高压1100V。当反向高压接近
为0 时，IGBT 再次导通 。依次循环这样流过线圈盘是变向的电流,我们称交变电流, 交
变电流经过线圈形成涡流,使锅具本身快速加热.简述为过程
AC(200V,50HZ)—DC(300V)—AC(1200V频率在20—50KHZ)
:一是在高频电流的一个周期里,只有IGBT 导通电流是电源供给线盘的能量,所以电流的大小
就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,IGBT 导通的时间就越长,电流就越大,功率越大反
之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲的宽度;二是LC 自由振荡的半周期时间是出现
峰值电压的时间,亦是IGBT 的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能
错位的,如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IGBT 烧
坏,因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。
二，电磁炉 解决方案
所有电磁炉电 控电路板 设计就 是围绕保护IGBT 能工作安全和增加新功能设计 ，电路分为 ：
同步电路， 震荡电路，电流负反 馈，过压 保护，VCE 保护电路，电源电路， 温度检测 电路，
等等
1 同步电路
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
2 振荡电路
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
3 电流负反馈电路
负荷电流的反馈信号和单片机输出的PWM 信号相比较形成电流负反馈的输出这样可限制
负荷电流不至过高改变PWM 的占空比就可控制负荷电流的大小
4 过压保护电路
该电路严密监视市电上尖峰干扰和IGBT 集电极电压一旦电压过高即刻关断驱动脉冲该
电路是由全硬件实现的因此保护速度极快
5 电源电路
电源电路输出两个电压值+5V 主要对单片机供电+18V 主要对比较器供电+18V 用在驱动
电路中用于驱动IGBT 导通
7 单片机及其周边电路
单片机的加入使电磁炉实现了智能化使它增色不少其中主要包括提供良好的人机界面功
率自动控制温度自动控制定时控制以及各种自动检测报警等。
如图所示单片机对5 路输入的模拟信号进行模/数转换根据模/数转换值对电磁炉的工况
进行推理判断找出其中的最佳方案对电磁炉进行控制。
单片机的5 路输入的模拟信号分别为市电电压信号，负荷电流信号，IGBT 温度信号，
锅底PAN温度，信号风扇运转。
信号单片机的有4 路输出：一是PWM 信号可控制负荷电流，二是控制信号可开通或关
断驱动IGBT 的矩形脉冲，三是蜂鸣器控制输出可给用户提示，四是风扇控制信号风扇工作
可使IGBT 降温。
8电磁炉功能工作情况
C21S27-B，有火锅功能，褒汤功能，炒菜功能
这些功能是单片机内部程序存储器ASM汇编程序实现的。单片机输出占空比不同的PWM
信号所形成的负荷电流的大小是不同的根据所设档位的功率大小和市电电压值控制输出合
适的PWM 占空比使功率P=U I 不变以达到功率的自动控制这样就使输出功率不受市电电
压波动的影响用户可根据实际需要设置若干个不同功率 。
1，功率的加减---就是调节单片机内部的 PWM 占空比实现的。
2，定时预约功能---是单片机内部的定时器和记数器模块实现
3，炒菜，煎炸功能温度控制-----是锅具下线盘中间的温度传感器进行模糊控制
特殊元件介绍：
1， LM339
它是内置四个翻转电压为6mV的电压比较器,当电压比较器输入端电压正向时(+输入
端电压高于-入输端电压), 置于LM339内部控制输出端的三极管截止, 此时输出端相
当于开路; 当电压比较器输入端电压反向时(-输入端电压高于+输入端电压), 置于
LM339内部控制输出端的三极管导通, 将比较器外部接入输出端的电压拉低,此时输
出端为0V。
2， IGBT
它是绝缘栅双极晶体管(IusulatedGateBipolarTransistor)简称IGBT,是一种集BJT的大电
流密度和MOSFET等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。
目前有用不同材料及工艺制作的IGBT, 但它们均可被看作是一个MOSFET输入跟随一
个双极型晶体管放大的复合结构。特点如下：
1.电流密度大, 是MOSFET的数十倍。
2.输入阻抗高, 栅驱动功率极小, 驱动电路简单。
3.低导通电阻。在给定芯片尺寸和BVceo下, 其导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET的
Rds(on) 的10%。
4.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏。
5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us, 约为GTR的
10%,接近于功率MOSFET, 开关频率直达100KHz, 开关损耗仅为GTR的30%。
3， 电流互感器
它是初级电流变 化反映在次极电压变 化的器件。
1 同步电路:
在不同 的功率状态下,IGBT 的工作 状态应当与加热线盘的 状态保持一致,也就是IGBT
的驱动 信号与加热线盘的 状态一致,比如IGBT饱和截止为一 个周期,如果时间不同步,IGBT截
止时,0.3UF电容对线盘放电 没结束,下个驱动脉冲过 来,IGBT的C 极电压过高 而击穿 反压超过
1200V.
线盘OUT1端电压经过R3,R4,R16,R17分压输入到LM339的8 脚反向输入端, 线盘
OUT2 端电压经过R5.R6,R7,R8 分压输入到LM339 的9 脚正向输入端,C18,C20,C21 为
100PF—200PF 电容,防止高频杂波干扰.OUT2 一端为IGBT 的C 极检测两端电压变 化,使
LM339的14 脚输出和IGBT驱动相似的方波,当谐振电容0.3UF 左负右正，IGBT的集电
极电压 最高时，LM339 的14 脚输出高电 平使IGBT 驱动信号停止，当谐振电容0.3UF
两端电压 消失为0 的时候，LM339的14 脚输出低电平，使IGBT 驱动信号输出高电 平，
使以上过程是在IGBT 的C 极电压变 化和IGBT 驱动信号保 持一致，IGBT 驱动信号上升
沿和VCE反向脉冲的 下降沿 同步。
2 积分电路
LM339的14 脚为输出方波，通过C4 进行充放电后 ，在10 脚产生一 个锯齿波信号。
CPU 的检锅
IGBT保护信
号
信号PAN
贴片三极管
性能不良。
出现E0
涤纶 电
容，震荡
产生 锯
波
贴片三极管
S8050
驱动波形
CPU 输出的PWM
矩形方波
3 检锅电路
电磁炉 检锅一般采用2 种，电流检锅和脉冲检锅。目前苏泊尔电磁炉是 采用脉冲检锅。
检测是否LM339的14 脚输出波形，14 脚输出产生一 个与IGBTVCE 高压脉冲 同步 的方波
信号，单片机根据单位 时间内的高压脉冲 个数及高压平均值判断是否有锅，CPU 采用发出
脉冲检锅PAN信号使IGBT突然导通，然后谐振电容 和线盘发生阻尼振荡，就是看锅放上去，
14 脚有多少个脉冲，个数很多大于10 个以上表示无 锅。所谓的故障代码E1，就是说的无
锅报警，线盘 和谐振电容的 自由震荡时间长，能量消耗慢 。检测同步 电阻，同步 高压电 阻
开路，CPU 检测到的脉冲 就不正常了。一个脉冲就没有表示线路故障故障代码EO，比如线
盘开路，或者 同步高压电 阻阻 值偏大等 。放上铁质 锅振荡放出的 能量被锅吸收，时间短脉
冲就只有几个，可以正常加热了。
4IGBT 反压保护电路VCE
我们知道IGBT 的工作电压 最高1200V 为了让IGBT 工作正 常,常常设计在1100V 左右.也
就是行业里面说 的反压VCE 所以电磁炉电路 要设置IGBT的VCE 检测保护 电路
LM339的9 脚是IGBT的C 极高压电 阻分压在经过R18，R19，送入LM339的运放4 脚反
向输入端 。5 脚为5V 电压经过R21，R20 分压送入LM339的同向输入端 。5 脚是参考电压，
一但4 脚电压高 于5 脚电压，LM339翻转，2 脚输出低电平，把LM339的11 脚电压拉低，
使LM339的13 脚输出为 低电平，驱动信号截止， 停止加热。
CPU 输出的PWM
信号
4，PWM积分电路
PWM 脉冲到由R23、EC2、R24 组成的积分电路,PWM 脉冲宽度越宽,EC2 的电压 CPU 输出
越高,LM339 的11 脚的电压也跟着升高,送到振荡电路的控制电压随着升高,LM339 输出13
脚高电平使Q2 导通的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小。CPU 通过控制PWM 脉
冲的宽与窄,控制了IGBT 导通时间的长短,结果控制了加热功率的大小
5，IGBT 驱动激励电路
LM339 的13 脚脉冲信号,此电压不能直接控制IGBT 的饱和导通及截止,所以必须通
截止。IGBT 导通(2)10 脚电压大于11 脚电压,13 脚为低、Q2 截止，
过激励电路将信号放大才行,该电路工作过程如下:(1)10 脚电压小于11 脚电压,13 脚
为高,Q2 导通Q3
Q3 导通，IGBT 的G 极电压拉低，IGBT 截止。
CPU
6，IGBTEN（IGBT 开关保护电路）
的
IGBTEN 信号
当不加热时,CPU 的IGBTEN 输出高电平(同时LM339 的1 脚也停止输出),D10 导 1)
通, 使IGBT 激励电路停止输出,IGBT 截止,则加热停止。
(2)开始加热时,CPU1GBTEN 输出低电平,D10 截止,同时CPU 开始间隔输出PWM
试探信号,同时CPU 通过分析电流检测电路和VAC 检测电路反馈的电压信息、VCE
检测电路反馈的电压波形变化情况,判断是否己放入适合的锅具,如果判断己放入
适合的锅具,CPU 转为输出正常的PWM 信号,电磁炉进入正常加热状态,如果电流
检测电路、VAC 及VCE 电路反馈的信息,不符合条件,CPU 会判定为所放入的锅具
不符或无锅,则继续输出PWM 试探信号,同时发出指示无锅的报知如1 分钟内仍
不符合条件,则关机。
7 电流检测电路
8AC 电源电压高 低检测电路(过零检测)
9AC 电源浪涌保护电路
10 风扇,蜂鸣电路