本文主要對開關電源——家用電磁爐中的保護電路進行系統分析，具體電路如下所示，保護功能包括：輸入保護、浪涌保護、過壓保護、過流保護、溫度保護，另外對該電源中的取電、驅動、直流風扇驅動與控制、過零檢測、輔助供電、市電取電等電路進行簡單分析。由于內容較多，將會按照目錄的內容逐一和大家分享，如有疑問歡迎大家評論區留言！
目錄如下：
- 開關電源工作原理分析
- 電流保護電路測試
- 市電輸入過壓保護電路測試
- 輸入供電過壓和欠壓保護測試電路
- IGBT保護電路測試
- PWM輸入基準電路
- 風扇控制電路分析
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1.開關電源工作原理分析
主電路工作于ZVS諧振方式，具體電路如下圖所示：利用電容Cr和變壓器漏感進行諧振，以實現開關ZVS功能；該電源采用IGBT作為開關，由于該電路只用于分析工作原理，所以利用脈沖源對IGBT進行驅動，通過調節脈沖源占空比測試零電壓是否達到，并且開關頻率根據負載特性進行具體設置。
圖4.57 ZVS諧振測試主電路
仿真設置和測試波形分別如下圖所示：Z1和DZ的耐壓非常重要，過壓擊穿之后工作狀態將發生很大變化；空心變壓器電感L1、L2和耦合系數K1非常重要；驅動信號V(Vdrive:+)開通和關斷瞬間IGBT集電極電壓V(ZC)均接近0V——零電壓開通和關斷，此時輸出平均功率約為1.5kW、IGBT平均功耗約為26W。
圖4.58 瞬態仿真設置
圖4.59 各點測試波形
同步和自激電路工作原理分析：
作用：跟蹤諧振波形，提供合理的IGBT導通起點，提供脈沖檢鍋信號；
工作原理：采用電阻分壓及電容延時方式跟蹤諧振電路兩端電壓變化，自激振蕩回路、啟動工作OPEN口、檢測合適鍋具PAN口；RJ1、RJ2 和RJ3、RJ5、RJ52 分別接到諧振電容與線盤兩端，靜態時A（－端）比B（＋端）電壓要低（通常兩端電壓壓差在0.2-0.4V比較理想），C點輸出高電平；C16電容兩端均為高電平，所以不起作用，D點由于連接RJ17上接電阻也被拉高，靜態時OPEN端口通常被MCU設置為低電平，由于E點與OPEN端口連接二極管D15，當OPEN端口被置低時E點電壓鉗位在0.7V，此時D（－端）電壓比E（＋端）電壓高，導致I點（2 腳）輸出低電平，控制IGBT關閉，電源不能加熱；C18、C20電容用于調節諧振電路同步，減少燥音及溫升過高；C21為反饋電容，當14腳輸出低電壓時反饋信號連接到9腳，使9腳電壓拉低，加速14腳更快達到低電平。
圖4.60 同步和自激電路
無鍋開機啟動時關鍵點檢測波形如下圖所示，具體測試說明如下：
圖4.61 無鍋檢測波形
1、首先在G點發出脈寬十幾微秒的高電平(檢鍋脈沖)信號，通常每秒一次，E點由于二極管D15作用反偏截止，由PWM端口輸出脈寬由電容平波后送到E點，E點電壓也有十幾微秒高電平，由于OPEN端口瞬間高電平輸出，由于電容C22耦合作用，A點（－端）瞬間升到5V，A點電壓比B點（＋端）高，C點輸出低電平；電容C16同樣發揮耦合作用，將D點電壓拉低，所以E點電壓比D點電壓高，I點輸出高電平，IGBT導通，LC組合開始產生振蕩。
2、啟動后在C點產生一連串脈沖波形，放上鍋具時LC組合產生的振蕩好似與負載串聯，很快將其儲能消耗殆盡，在C點產生的脈沖數量也減小，CPU通過檢測端口檢測C點脈沖數量以判斷是否有鍋或放入合適鍋具；無鍋或鍋具不適合時諧振后波形衰減很慢，檢測脈沖數量具大；另外，如果一直檢測到高電平，說明線盤未接好或同步電路出現問題。
3、當檢測到合適鍋具時，因為諧振后波形衰減很快，所以檢出脈沖數量會很少；CPU設置G點（OPEN）一直輸出高電平進行工作，E點電壓由PWM輸出脈寬控制，最終實現功率輸出控制；各點工作波形如下圖所示。
圖4.62 正常工作測試波形
CPU通過PAN、OPEN檢測控制腳輸出控制信號：
1、OPEN端口工作過程中保持高電平，干擾中斷信號出現時輸出低電平，2s后回復高電平繼續工作，關機時為低電平，檢鍋時發出十幾微秒高電平后關斷。
2、PAN口開機時檢測是否有合適鍋具，通過檢測脈沖數量判斷是否加熱；此處該端口一直作為輸入口（也可用于啟動工作和檢測脈沖數量雙重作用）。
3、此電路異常時出現不檢鍋、IGBT溫升過高、燥音大等故障。
同步和自激仿真測試電路如下圖所示：同步信號—C20與RJ23的固有頻率應為LT1與Cr諧振頻率的2倍。
（a）測試主電路
（b）輔助電源與控制信號
圖4.63 同步和自激仿真測試電路
正常工作時的瞬態分析仿真設置與測試波形如下圖所示：IGBT實現ZVS零電壓開關。
圖4.64 瞬態仿真設置
圖4.65 輸入整流電壓、IGBT集電極電壓、驅動電壓、負載平均功率波形
圖4.66 IGBT集電極電壓和驅動電壓放大波形——IGBT實現ZVS零電壓開關
功率調節仿真測試波形與數據如下圖所示：電壓源Vpwm電壓值對應輸出功率，當其電壓分別為2、3、4時的負載平均功率分別近似為500W、980W、1.6kW，所以通過CPU控制Vpwm電壓進行負載功率調節；需要低功率輸出時由CPU控制OPEN使得主電路間歇工作。
（a）Vpwm=2時負載平均功率波形和數據——500W
（b）4.68 Vpwm=3時負載平均功率波形和數據——980W
（c）Vpwm=4時負載平均功率波形和數據——1.6kW
圖4.67 負載功率波形與數據