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【宝宝帖】用电磁炉模块做2KW开关电源的探讨

 单管并联结构的功率很容易能做到2KW，稍加处理，在220V下就能将功率做到5KW以上

并且，单管并联电路已经算是相当成熟了，家用电磁炉就是采用单管并联结构，应用面已经非常广范

电磁炉和开关电源的区别是，电磁炉，仅工作在开关电源的前级状态，不需要后级整流及稳压。

单管并联电路的结构一般如下：

 

可以看出，电磁炉的主结构，和开关的主结构基本完全相同，不同的是，开关电源中的变压器，在电磁炉中，是线盘，副边是由锅体代替

另外提一下，电磁炉的功率因数，接近于1，这和它不需要大滤波电容有关(这个特性可以用来做大功率PFC）

 

现在电磁炉技术，已经算是比较成熟了，前几年，电磁炉工作不够稳定，但近几年，电磁炉工作，已经算是相当稳定了

可以长期工作在2KW

 

并且，目前电磁炉技术发展很快，2KW的电磁炉的全部结构，体积能做到只有一只火柴盒大小，只要接入交流电源及线盘就能工作

它里面，已经包括整流，IGBT元件，完整控制结构，自身工作用的小开关电源等

并且，它能够通过光藕控制功率（重点在这里，下面讲）

 

 

 

 

 

下面是工作中的示意图

 

 

 

这个小模块，可以通过光藕（PC817）来控制功率，比如MCU，

 

如果用在开关电源上，只需要把线盘改成开关变压器，副边整流后，用TL431+PC817，就能够控制原边输出功率

如图，需要改动的地方

 

 

如果做PFC的话，可以用两只模块，一只用作PFC，一只工作，考虑到EMC等因素，还要加其它处理

 

模块内部是由一只高速单片机控制的，在完成IGBT控制的同时，它还控制着内部的开关电源，以及一套液晶显示电路

接口方面，功能都可以再定义

 

这里只是想探讨一下，用这种电磁炉模块做大功率开关电源，有没有必要

我个人感觉，这种电磁炉模块会让大功率开关电源研发更加容易，因最基本的主结构，都由模块自身完成了，而这部分，也是最重要和最难解决的

 

 

 

另外：这个贴子参加电源网宝宝贴比赛，欢迎大家多回贴，为表示感谢，整理一些实用资料给大家

 

3500W高档开关电源的剖析 

现代电源技术 

脉宽调制技术 

智通快速充电器设计与制作 

记得下载要回贴哦，鼓励一下

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edie87@163.com
2
2011-08-26 17:02
谷力谷力
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秋天的风
LV.7
3
2011-08-26 17:17
@edie87@163.com
谷力谷力
思路不错，不过没有那么简单。结构上就是单端开关电源。负载特性不同，电磁炉上行得通的在开关电源上未必行得通。而且从整体设计上考虑成本并不低。
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javike
4
2011-08-26 17:22

顶起。。。。

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wuzhonggui
LV.9
5
2011-08-26 18:40
@javike
顶起。。。。
米山人家终于来了！
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冉智ayong
LV.6
6
2011-08-26 19:45
顶一下    不过我不看好你那小模块，既没市场也没价值
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Wxgshou
LV.5
7
2011-08-26 22:11
@冉智ayong
顶一下   不过我不看好你那小模块，既没市场也没价值
顶一下
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bigbigeasy
LV.6
8
2011-08-27 08:43

电磁炉可以认为是一个简化版开关电源。

电磁炉工作在一个谐振状态，副边假如是非阻性负载会影响控制。

而且，其实单管电磁炉做的都很差，可靠性很难保证。

你真要改成电源用，成本反而会很高

 

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电源网-源源
LV.10
9
2011-08-27 09:05

源源来晚了~~~

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米山人家
LV.8
10
2011-08-27 09:09
@bigbigeasy
电磁炉可以认为是一个简化版开关电源。电磁炉工作在一个谐振状态，副边假如是非阻性负载会影响控制。而且，其实单管电磁炉做的都很差，可靠性很难保证。你真要改成电源用，成本反而会很高 

一方面，用开关变压器替代线盘的话，工作状态会变的相当好，甚至，能够工作在短路状态，其实，电磁炉的负载情况是相当恶劣的，有移锅，锅种不同等问题，但加了开关变压器后，负载就稳定下来了，（这方面可以参照单管焊机）

 

另一方面，单管电磁炉炸机现象确实很普遍，导致炸机的原因很多，也就是因为这样，我才开发了这个电磁炉模块，来解决单管电磁炉工作不稳定的问题，这个话题非常复杂，已经探讨了十几年了

但是这个电磁炉模块，稳定性比以往电路大大提高，它采用单片机直接控制IGBT，实时测量谐振电压和谐振电流等所有重要参数，过段时间，再发些资料上来

 

用电磁炉板改开关电源，确实是相当复杂的

但这里把电磁炉完全简化成一个零件之后，这个零件是智能的，能够完成谐振全过程，有完善的测量保护动作，这样，主结构，基本可以不用考虑

 

等我有时间，我会做个这样的开关电源试试看（尽管不知道做出来，有什么用）

 

 

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zhufdf
LV.4
11
2011-08-27 09:36
@米山人家
一方面，用开关变压器替代线盘的话，工作状态会变的相当好，甚至，能够工作在短路状态，其实，电磁炉的负载情况是相当恶劣的，有移锅，锅种不同等问题，但加了开关变压器后，负载就稳定下来了，（这方面可以参照单管焊机） 另一方面，单管电磁炉炸机现象确实很普遍，导致炸机的原因很多，也就是因为这样，我才开发了这个电磁炉模块，来解决单管电磁炉工作不稳定的问题，这个话题非常复杂，已经探讨了十几年了但是这个电磁炉模块，稳定性比以往电路大大提高，它采用单片机直接控制IGBT，实时测量谐振电压和谐振电流等所有重要参数，过段时间，再发些资料上来 用电磁炉板改开关电源，确实是相当复杂的但这里把电磁炉完全简化成一个零件之后，这个零件是智能的，能够完成谐振全过程，有完善的测量保护动作，这样，主结构，基本可以不用考虑 等我有时间，我会做个这样的开关电源试试看（尽管不知道做出来，有什么用）  

支持,我早有以上想法!只是对这个并联的电磁炉结构不是很了解!
期待你的成果!祝早日成功!

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秋天的风
LV.7
12
2011-08-27 10:05
@电源网-源源
源源来晚了~~~
单管开关电源为了不偏磁占空比都小于一半，开关电源负载和电磁炉不同，Q很低。也就是负载很重，这种情况还加谐振电容的话就等炸管吧，实际上的谐振电容就相当于反峰吸收电路的电容用了，虽然也可以加谐振电路但是势必造成占空比丢失、结构复杂化等问题。对于大功率而言磁心利用率低的问题不可轻视。还有就是功率调整问题，如果是光耦直接控制pwm芯片还好，要是通过单片机采样再控制其反应速度也是问题。如果真正做下来可能和理想的电磁炉电路想去甚远了。
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米山人家
LV.8
13
2011-08-27 11:04
@秋天的风
单管开关电源为了不偏磁占空比都小于一半，开关电源负载和电磁炉不同，Q很低。也就是负载很重，这种情况还加谐振电容的话就等炸管吧，实际上的谐振电容就相当于反峰吸收电路的电容用了，虽然也可以加谐振电路但是势必造成占空比丢失、结构复杂化等问题。对于大功率而言磁心利用率低的问题不可轻视。还有就是功率调整问题，如果是光耦直接控制pwm芯片还好，要是通过单片机采样再控制其反应速度也是问题。如果真正做下来可能和理想的电磁炉电路想去甚远了。

单管开关电源分为两种，正激和反激，电源的关键，在于磁芯复位，正激电路要做辅助绕组，完成磁复位，反激电路的不需要磁复位绕组，它靠自身的能量释放完成磁复位，正是由于这个原因，单管反激电路的功率一般做不高的，300W甚至200W以下，基本上，做到100W的都不多

 

单管电磁炉电路的结构，属于反激电路

 

加入开关变压器后，大功率情况下（2KW），要靠自身能量释放完成磁复位，是不可能的，所以，对磁芯有特殊要求，最简单的做法，是空芯变压器

 

1，电磁炉的Q值比较低，正因为比较低的Q值，它的反激工作电压才能控制的比较低，可以做到小于1200V以下。

 

但电磁炉的结构改成开关电源后，工作环境Q值就必须做的的较高，这对单管的工作环境，是相当有利的，这时候，就不能再用电磁炉那种低Q值来判断电路了

 

Q值做高以后，会带来两方面的改变

有利的在面，能让单管并联电路工作在极佳的环境下，每个谐振脉冲状态，都非常好

不利的方面，由于Q值高，反激电压也会高，这个可以用适当增加谐振电容的方适，来抑制过高的反激电压

 

另外一个不利的方面，由于Q值高后，空载电流会大大增加（这个电流是不做功的,叫无功电流吧），会大大增加铜损

 

2，光耦直接控制PWM芯片，有两种情况，一种是电流控制，一种是电压控制，在这个贴子里的控制，属于电压控制，因为输出后级，有大的滤波电容，电压波动速度相对是很低的，单片机有足够时间响应，单片机可以做到us级响应，比PC817光耦的响应速度还快

 

3，另外，这个贴子中的电磁炉模块改的开关电源，工作频率远低于普通的开关电源，普通开关电源的工作频率，一般是70KHZ~150KHZ，而单管并联结构的工作频率，仅20KHZ左右

 

4，和普通开关电源相比，电磁炉的结构能大大提高效率

普通开关电源是硬开关的，关断反激电压很高，必须要做RCD吸收，这个能量损耗比较相对还是算比较大的

 

而电磁炉结构，是工作在谐振状态的，它是无损吸收的，仅这一方面节约的功耗损失，就相当可观

 

同时，由于单管并联结构，是零电流开通，不存在硬开关现象，这都能大大提高它的工作效率

 

所以，应该还是很有前景的

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qinzutaim
14
2011-08-27 11:56
@米山人家
单管开关电源分为两种，正激和反激，电源的关键，在于磁芯复位，正激电路要做辅助绕组，完成磁复位，反激电路的不需要磁复位绕组，它靠自身的能量释放完成磁复位，正是由于这个原因，单管反激电路的功率一般做不高的，300W甚至200W以下，基本上，做到100W的都不多 单管电磁炉电路的结构，属于反激电路 加入开关变压器后，大功率情况下（2KW），要靠自身能量释放完成磁复位，是不可能的，所以，对磁芯有特殊要求，最简单的做法，是空芯变压器 1，电磁炉的Q值比较低，正因为比较低的Q值，它的反激工作电压才能控制的比较低，可以做到小于1200V以下。 但电磁炉的结构改成开关电源后，工作环境Q值就必须做的的较高，这对单管的工作环境，是相当有利的，这时候，就不能再用电磁炉那种低Q值来判断电路了 Q值做高以后，会带来两方面的改变有利的在面，能让单管并联电路工作在极佳的环境下，每个谐振脉冲状态，都非常好不利的方面，由于Q值高，反激电压也会高，这个可以用适当增加谐振电容的方适，来抑制过高的反激电压 另外一个不利的方面，由于Q值高后，空载电流会大大增加（这个电流是不做功的,叫无功电流吧），会大大增加铜损 2，光耦直接控制PWM芯片，有两种情况，一种是电流控制，一种是电压控制，在这个贴子里的控制，属于电压控制，因为输出后级，有大的滤波电容，电压波动速度相对是很低的，单片机有足够时间响应，单片机可以做到us级响应，比PC817光耦的响应速度还快[图片] 3，另外，这个贴子中的电磁炉模块改的开关电源，工作频率远低于普通的开关电源，普通开关电源的工作频率，一般是70KHZ~150KHZ，而单管并联结构的工作频率，仅20KHZ左右 4，和普通开关电源相比，电磁炉的结构能大大提高效率普通开关电源是硬开关的，关断反激电压很高，必须要做RCD吸收，这个能量损耗比较相对还是算比较大的 而电磁炉结构，是工作在谐振状态的，它是无损吸收的，仅这一方面节约的功耗损失，就相当可观 同时，由于单管并联结构，是零电流开通，不存在硬开关现象，这都能大大提高它的工作效率 所以，应该还是很有前景的
期待楼主的试验结果。。。。。。
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xianfjq
LV.7
15
2011-08-27 15:29
上个规格书瞧瞧！
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曾经心痛
LV.10
16
2011-08-27 16:14
好贴   顶一下  非常感兴趣
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bumper_163
LV.7
17
2011-08-27 17:58
呵呵，想法不错
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zwttt
LV.6
18
2011-08-27 18:27
思路不错，
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曾经心痛
LV.10
19
2011-08-28 21:50
@曾经心痛
好贴  顶一下 非常感兴趣
电磁炉是否可以用来做特斯拉线圈  ?
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bigbigeasy
LV.6
20
2011-08-29 08:54
@米山人家
一方面，用开关变压器替代线盘的话，工作状态会变的相当好，甚至，能够工作在短路状态，其实，电磁炉的负载情况是相当恶劣的，有移锅，锅种不同等问题，但加了开关变压器后，负载就稳定下来了，（这方面可以参照单管焊机） 另一方面，单管电磁炉炸机现象确实很普遍，导致炸机的原因很多，也就是因为这样，我才开发了这个电磁炉模块，来解决单管电磁炉工作不稳定的问题，这个话题非常复杂，已经探讨了十几年了但是这个电磁炉模块，稳定性比以往电路大大提高，它采用单片机直接控制IGBT，实时测量谐振电压和谐振电流等所有重要参数，过段时间，再发些资料上来 用电磁炉板改开关电源，确实是相当复杂的但这里把电磁炉完全简化成一个零件之后，这个零件是智能的，能够完成谐振全过程，有完善的测量保护动作，这样，主结构，基本可以不用考虑 等我有时间，我会做个这样的开关电源试试看（尽管不知道做出来，有什么用）  

关键是电源要恒压得，你这样对环路要求反而更高。

以前我们公司单独管子就能做到2kw了，为啥要并联？

你余量放太大了。

大功率电源工作环境和比电磁炉更差，你自己算下反射阻抗就知道了，你都谐振复位了，那么工作模式就决定你的控制方式不能用完全变频的方式。

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bigbigeasy
LV.6
21
2011-08-29 08:55
@米山人家
单管开关电源分为两种，正激和反激，电源的关键，在于磁芯复位，正激电路要做辅助绕组，完成磁复位，反激电路的不需要磁复位绕组，它靠自身的能量释放完成磁复位，正是由于这个原因，单管反激电路的功率一般做不高的，300W甚至200W以下，基本上，做到100W的都不多 单管电磁炉电路的结构，属于反激电路 加入开关变压器后，大功率情况下（2KW），要靠自身能量释放完成磁复位，是不可能的，所以，对磁芯有特殊要求，最简单的做法，是空芯变压器 1，电磁炉的Q值比较低，正因为比较低的Q值，它的反激工作电压才能控制的比较低，可以做到小于1200V以下。 但电磁炉的结构改成开关电源后，工作环境Q值就必须做的的较高，这对单管的工作环境，是相当有利的，这时候，就不能再用电磁炉那种低Q值来判断电路了 Q值做高以后，会带来两方面的改变有利的在面，能让单管并联电路工作在极佳的环境下，每个谐振脉冲状态，都非常好不利的方面，由于Q值高，反激电压也会高，这个可以用适当增加谐振电容的方适，来抑制过高的反激电压 另外一个不利的方面，由于Q值高后，空载电流会大大增加（这个电流是不做功的,叫无功电流吧），会大大增加铜损 2，光耦直接控制PWM芯片，有两种情况，一种是电流控制，一种是电压控制，在这个贴子里的控制，属于电压控制，因为输出后级，有大的滤波电容，电压波动速度相对是很低的，单片机有足够时间响应，单片机可以做到us级响应，比PC817光耦的响应速度还快[图片] 3，另外，这个贴子中的电磁炉模块改的开关电源，工作频率远低于普通的开关电源，普通开关电源的工作频率，一般是70KHZ~150KHZ，而单管并联结构的工作频率，仅20KHZ左右 4，和普通开关电源相比，电磁炉的结构能大大提高效率普通开关电源是硬开关的，关断反激电压很高，必须要做RCD吸收，这个能量损耗比较相对还是算比较大的 而电磁炉结构，是工作在谐振状态的，它是无损吸收的，仅这一方面节约的功耗损失，就相当可观 同时，由于单管并联结构，是零电流开通，不存在硬开关现象，这都能大大提高它的工作效率 所以，应该还是很有前景的

谐振电源q只有电磁炉的1/8到1/6

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czlw888
LV.7
22
2011-08-29 09:29
@zwttt
思路不错，
非常好的问题啊？搞得好，是业余爱好者的福音！
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踏雪无痕1
LV.3
23
2011-08-29 17:09
这个想法不错
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qinzutaim
24
2011-08-29 17:58
@曾经心痛
电磁炉是否可以用来做特斯拉线圈 ?
有创意！
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lizlk
LV.10
25
2011-08-30 11:21
@米山人家
单管开关电源分为两种，正激和反激，电源的关键，在于磁芯复位，正激电路要做辅助绕组，完成磁复位，反激电路的不需要磁复位绕组，它靠自身的能量释放完成磁复位，正是由于这个原因，单管反激电路的功率一般做不高的，300W甚至200W以下，基本上，做到100W的都不多 单管电磁炉电路的结构，属于反激电路 加入开关变压器后，大功率情况下（2KW），要靠自身能量释放完成磁复位，是不可能的，所以，对磁芯有特殊要求，最简单的做法，是空芯变压器 1，电磁炉的Q值比较低，正因为比较低的Q值，它的反激工作电压才能控制的比较低，可以做到小于1200V以下。 但电磁炉的结构改成开关电源后，工作环境Q值就必须做的的较高，这对单管的工作环境，是相当有利的，这时候，就不能再用电磁炉那种低Q值来判断电路了 Q值做高以后，会带来两方面的改变有利的在面，能让单管并联电路工作在极佳的环境下，每个谐振脉冲状态，都非常好不利的方面，由于Q值高，反激电压也会高，这个可以用适当增加谐振电容的方适，来抑制过高的反激电压 另外一个不利的方面，由于Q值高后，空载电流会大大增加（这个电流是不做功的,叫无功电流吧），会大大增加铜损 2，光耦直接控制PWM芯片，有两种情况，一种是电流控制，一种是电压控制，在这个贴子里的控制，属于电压控制，因为输出后级，有大的滤波电容，电压波动速度相对是很低的，单片机有足够时间响应，单片机可以做到us级响应，比PC817光耦的响应速度还快[图片] 3，另外，这个贴子中的电磁炉模块改的开关电源，工作频率远低于普通的开关电源，普通开关电源的工作频率，一般是70KHZ~150KHZ，而单管并联结构的工作频率，仅20KHZ左右 4，和普通开关电源相比，电磁炉的结构能大大提高效率普通开关电源是硬开关的，关断反激电压很高，必须要做RCD吸收，这个能量损耗比较相对还是算比较大的 而电磁炉结构，是工作在谐振状态的，它是无损吸收的，仅这一方面节约的功耗损失，就相当可观 同时，由于单管并联结构，是零电流开通，不存在硬开关现象，这都能大大提高它的工作效率 所以，应该还是很有前景的

米版是个高手,看米版的回复就是一大享受,有深入浅出之韵味.顶米版!

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秋天的风
LV.7
26
2011-08-30 19:39
@米山人家
单管开关电源分为两种，正激和反激，电源的关键，在于磁芯复位，正激电路要做辅助绕组，完成磁复位，反激电路的不需要磁复位绕组，它靠自身的能量释放完成磁复位，正是由于这个原因，单管反激电路的功率一般做不高的，300W甚至200W以下，基本上，做到100W的都不多 单管电磁炉电路的结构，属于反激电路 加入开关变压器后，大功率情况下（2KW），要靠自身能量释放完成磁复位，是不可能的，所以，对磁芯有特殊要求，最简单的做法，是空芯变压器 1，电磁炉的Q值比较低，正因为比较低的Q值，它的反激工作电压才能控制的比较低，可以做到小于1200V以下。 但电磁炉的结构改成开关电源后，工作环境Q值就必须做的的较高，这对单管的工作环境，是相当有利的，这时候，就不能再用电磁炉那种低Q值来判断电路了 Q值做高以后，会带来两方面的改变有利的在面，能让单管并联电路工作在极佳的环境下，每个谐振脉冲状态，都非常好不利的方面，由于Q值高，反激电压也会高，这个可以用适当增加谐振电容的方适，来抑制过高的反激电压 另外一个不利的方面，由于Q值高后，空载电流会大大增加（这个电流是不做功的,叫无功电流吧），会大大增加铜损 2，光耦直接控制PWM芯片，有两种情况，一种是电流控制，一种是电压控制，在这个贴子里的控制，属于电压控制，因为输出后级，有大的滤波电容，电压波动速度相对是很低的，单片机有足够时间响应，单片机可以做到us级响应，比PC817光耦的响应速度还快[图片] 3，另外，这个贴子中的电磁炉模块改的开关电源，工作频率远低于普通的开关电源，普通开关电源的工作频率，一般是70KHZ~150KHZ，而单管并联结构的工作频率，仅20KHZ左右 4，和普通开关电源相比，电磁炉的结构能大大提高效率普通开关电源是硬开关的，关断反激电压很高，必须要做RCD吸收，这个能量损耗比较相对还是算比较大的 而电磁炉结构，是工作在谐振状态的，它是无损吸收的，仅这一方面节约的功耗损失，就相当可观 同时，由于单管并联结构，是零电流开通，不存在硬开关现象，这都能大大提高它的工作效率 所以，应该还是很有前景的
这些实验我都做过，你的想法不错但实际开关电源和电磁加热有很多不同的。实验慢慢做吧，单元你能突破。
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javike
27
2011-08-30 22:29
@lizlk
米版是个高手,看米版的回复就是一大享受,有深入浅出之韵味.顶米版!
我是来看高手过招的。。。。
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qinzutaim
28
2011-08-31 09:10
@秋天的风
这些实验我都做过，你的想法不错但实际开关电源和电磁加热有很多不同的。实验慢慢做吧，单元你能突破。
再顶，继续看热闹
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dxsmail
29
2011-09-01 09:52
相当不错的想法。。。。但那个电磁炉的电路图可否发上来参考？。。。
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qinzutaim
30
2011-09-01 10:39
@dxsmail
相当不错的想法。。。。但那个电磁炉的电路图可否发上来参考？。。。

有同样的想法

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米山人家
LV.8
31
2011-09-01 11:13
@qinzutaim
有同样的想法[图片]

等我有时间，把电路图整理一下，当然只会是结构示意图

这个小模块有两种接口，液晶和隔离的计算机接口

液晶的程序还没完成，计算机接口的程序基本完成了，正在调试单片机的测量效果

 

电路板还要做些小改动，现在主要是测试

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