本文主要对开关电源——家用电磁炉中的保护电路进行系统分析，具体电路如下所示，保护功能包括：输入保护、浪涌保护、过压保护、过流保护、温度保护，另外对该电源中的取电、驱动、直流风扇驱动与控制、过零检测、辅助供电、市电取电等电路进行简单分析。由于内容较多，将会按照目录的内容逐一和大家分享，如有疑问欢迎大家评论区留言！
目录如下：
- 开关电源工作原理分析
- 电流保护电路测试
- 市电输入过压保护电路测试
- 输入供电过压和欠压保护测试电路
- IGBT保护电路测试
- PWM输入基准电路
- 风扇控制电路分析
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1.开关电源工作原理分析
主电路工作于ZVS谐振方式，具体电路如下图所示：利用电容Cr和变压器漏感进行谐振，以实现开关ZVS功能；该电源采用IGBT作为开关，由于该电路只用于分析工作原理，所以利用脉冲源对IGBT进行驱动，通过调节脉冲源占空比测试零电压是否达到，并且开关频率根据负载特性进行具体设置。
图4.57 ZVS谐振测试主电路
仿真设置和测试波形分别如下图所示：Z1和DZ的耐压非常重要，过压击穿之后工作状态将发生很大变化；空心变压器电感L1、L2和耦合系数K1非常重要；驱动信号V(Vdrive:+)开通和关断瞬间IGBT集电极电压V(ZC)均接近0V——零电压开通和关断，此时输出平均功率约为1.5kW、IGBT平均功耗约为26W。
图4.58 瞬态仿真设置
图4.59 各点测试波形
同步和自激电路工作原理分析：
作用：跟踪谐振波形，提供合理的IGBT导通起点，提供脉冲检锅信号；
工作原理：采用电阻分压及电容延时方式跟踪谐振电路两端电压变化，自激振荡回路、启动工作OPEN口、检测合适锅具PAN口；RJ1、RJ2 和RJ3、RJ5、RJ52 分别接到谐振电容与线盘两端，静态时A（－端）比B（＋端）电压要低（通常两端电压压差在0.2-0.4V比较理想），C点输出高电平；C16电容两端均为高电平，所以不起作用，D点由于连接RJ17上接电阻也被拉高，静态时OPEN端口通常被MCU设置为低电平，由于E点与OPEN端口连接二极管D15，当OPEN端口被置低时E点电压钳位在0.7V，此时D（－端）电压比E（＋端）电压高，导致I点（2 脚）输出低电平，控制IGBT关闭，电源不能加热；C18、C20电容用于调节谐振电路同步，减少燥音及温升过高；C21为反馈电容，当14脚输出低电压时反馈信号连接到9脚，使9脚电压拉低，加速14脚更快达到低电平。
图4.60 同步和自激电路
无锅开机启动时关键点检测波形如下图所示，具体测试说明如下：
图4.61 无锅检测波形
1、首先在G点发出脉宽十几微秒的高电平(检锅脉冲)信号，通常每秒一次，E点由于二极管D15作用反偏截止，由PWM端口输出脉宽由电容平波后送到E点，E点电压也有十几微秒高电平，由于OPEN端口瞬间高电平输出，由于电容C22耦合作用，A点（－端）瞬间升到5V，A点电压比B点（＋端）高，C点输出低电平；电容C16同样发挥耦合作用，将D点电压拉低，所以E点电压比D点电压高，I点输出高电平，IGBT导通，LC组合开始产生振荡。
2、启动后在C点产生一连串脉冲波形，放上锅具时LC组合产生的振荡好似与负载串联，很快将其储能消耗殆尽，在C点产生的脉冲数量也减小，CPU通过检测端口检测C点脉冲数量以判断是否有锅或放入合适锅具；无锅或锅具不适合时谐振后波形衰减很慢，检测脉冲数量具大；另外，如果一直检测到高电平，说明线盘未接好或同步电路出现问题。
3、当检测到合适锅具时，因为谐振后波形衰减很快，所以检出脉冲数量会很少；CPU设置G点（OPEN）一直输出高电平进行工作，E点电压由PWM输出脉宽控制，最终实现功率输出控制；各点工作波形如下图所示。
图4.62 正常工作测试波形
CPU通过PAN、OPEN检测控制脚输出控制信号：
1、OPEN端口工作过程中保持高电平，干扰中断信号出现时输出低电平，2s后回复高电平继续工作，关机时为低电平，检锅时发出十几微秒高电平后关断。
2、PAN口开机时检测是否有合适锅具，通过检测脉冲数量判断是否加热；此处该端口一直作为输入口（也可用于启动工作和检测脉冲数量双重作用）。
3、此电路异常时出现不检锅、IGBT温升过高、燥音大等故障。
同步和自激仿真测试电路如下图所示：同步信号—C20与RJ23的固有频率应为LT1与Cr谐振频率的2倍。
（a）测试主电路
（b）辅助电源与控制信号
图4.63 同步和自激仿真测试电路
正常工作时的瞬态分析仿真设置与测试波形如下图所示：IGBT实现ZVS零电压开关。
图4.64 瞬态仿真设置
图4.65 输入整流电压、IGBT集电极电压、驱动电压、负载平均功率波形
图4.66 IGBT集电极电压和驱动电压放大波形——IGBT实现ZVS零电压开关
功率调节仿真测试波形与数据如下图所示：电压源Vpwm电压值对应输出功率，当其电压分别为2、3、4时的负载平均功率分别近似为500W、980W、1.6kW，所以通过CPU控制Vpwm电压进行负载功率调节；需要低功率输出时由CPU控制OPEN使得主电路间歇工作。
（a）Vpwm=2时负载平均功率波形和数据——500W
（b）4.68 Vpwm=3时负载平均功率波形和数据——980W
（c）Vpwm=4时负载平均功率波形和数据——1.6kW
图4.67 负载功率波形与数据