东芝MCU在电磁炉中的应用方案

电磁炉作为利用电磁感应现象来工作的烹饪厨具，无需明火加热，因此高效又节能。目前，其发展趋势以及市场前景十分乐观，但想要在竞争激烈的市场中占有更大的份额，技术含量、品质以及功能都要引起重视。东芝提供的电磁炉解决方案，请跟随芝子的脚步来看看吧。

一基本构造

在剖析方案之前我们首先要了解电磁炉的整个内部的基本构造，然后才能对模块的整合进行布局。

图1. 东芝电磁炉总体设计框架图

首先分析电源部分，引入的交流电被分为两部分，一部分是将交流电整流后经IGBT驱动线圈，使得线圈产生磁场，利用电磁感应原理在锅底产生涡流发热。另一部分则是需要经过整流、DC-DC转换、稳压等操作把稳定的直流电输送到控制系统中的各个功能模块。对于检流器模块电路，原理图如下图所示：

图2. 检流器模块设计原理图

二MCU

MCU是命令的接受和指挥中心，而在电磁炉工作中需要MCU在使用内置定时器和ADC条件下依旧具备低功耗的功能特性，这里推荐使用东芝半导体自主研发的TMPM383FSUG产品，基于ARM Cortex M3核架构，具备封装小、功耗低的特点，在降低系统成本和提升开发效率上都有较好的代表性。栅极驱动一般推荐使用栅极驱动光耦，这类器件具备高击穿电压、效率高功耗低的特性，可以根据特征电路的设计去选择使用的器件。东芝半导体研发生产的TLP5771H、TLP5772H、TLP5774H、TLP5751H、TLP5752H、TLP5754H等器件，采用SO6L小封装，在轨对轨的传输过程中至少能减少10%的损耗，如果需要兼顾内置保护功能，也可以选择TLP5231进行参考设计。驱动级的IGBT器件在设计中往往需要考虑到器件是否具备快速切换、低饱和压降的功能，而东芝半导体推出的GT50JR21、GT50JR22能够很好的在电路中进行适配。此外，东芝半导体自研的TLP7820采用SO8L小型封装，低电流消耗的同时还可对电流进行高精度检测，在隔离放大电路中具备重大的参考价值。

电磁炉的散热主要由内置的风扇承担，显示部分分别由7段数码管动态显示和状态显示灯组成。对于风扇和状态灯部分的方框图如下所示：

图3. 风扇和状态灯设计原理图

可以看出这两部分设计非常简洁，左侧的风扇散热电路使用的电机电源来自于DC-DC转换电路，图中的MOSFET作为电机的开关，接收MCU的命令。东芝半导体自主研发的U-MOS系列MOSFET产品SSM3K56MFV、SSM6N56FE具备低导通电阻、栅极输入电荷小、快速切换的特性，可以更好的保护风扇电机正常工作。同时为了防止电机信号对MCU的正常工作的影响，在MCU和电机之间还会加入光耦器件来隔离电气影响，推荐使用东芝半导体研发生产的TLP183、TLP185。右侧的状态指示灯电路就更加简明了，交流电经过整流器变成直流电，然后经过直流转换器、线性稳压单元给指示灯供电，灯显的控制命令同样来自MCU的控制。电源整流电路部分推荐使用东芝整流二极管CMG06A。

东芝半导体致力于提供可靠和环保的半导体产品。在半导体芯片设计、制造和工艺方面拥有丰富的经验和技术实力。多年来持续投入大量资源和研发资金来开发先进的半导体技术，使其产品具备竞争力。同时拥有先进的半导体生产设备和制造工艺，能够高效生产高质量的半导体产品以满足客户的需求。

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