微波爐產品到底能力要有多強？

用戶對微波爐產品的期望值可謂日益提高，例如智能化，用戶期望微波爐能夠實現遠程控制、語音操作、智能菜譜推薦等；多功能，微波爐不僅需要具備基本的加熱功能，還應集成烤箱、蒸煮等多種烹飪模式；節能，在倡導綠色環保的大背景下，微波爐需要更加節能高效；此外，從用戶角度，還會對微波爐產品有一些個性化設計和定制化服務功能的需求。

微波爐電路設計解決方案如何構建和選擇器件

微波爐內部電路設計要能夠有效地支持微波爐產品滿足當前市場的多元化需求，才能使產品受到用戶青睞，為用戶創造更加智能、便捷、安全和高效的產品使用體驗。

圖1：東芝半導體微波爐電路設計總體架構

在東芝半導體為微波爐產品設計的電路結構（圖1）中，主要包含了溫度控制器、磁控管驅動電路、反激式AC－DC轉換器、繼電器驅動電路、光耦合器、主控MCU、顯示控制電路、控制按鈕電路、輸入電路、溫度和重量傳感器電路等具有特色的模塊，并且很多芯片和器件都采取小型封裝，總體減少了系統設計在電路板的上的占用面積。

圖2：采用雙極晶體管的磁控管驅動電路

圖3： 采用柵極驅動耦合器的磁控管驅動電路

在磁控管驅動電路模塊中，可采用雙極晶體管驅動（圖2）和柵極驅動耦合器驅動（圖3）。雙極晶體管是一種電流控制型器件，在磁控管驅動器電路中，雙極晶體管可以作為信號放大器使用，其所具備的高速開關切換能力和高電流放大系數（hFE），能讓它以足夠的電流驅動IGBT等功率器件，確保IGBT能夠快速且可靠地開通和關斷。這種驅動關系確保了磁控管能夠接收到精確控制的脈沖信號，有利于系統減少信號損失，實現有效的信號傳遞。

而IGBT是一種電壓控制型器件，結合了MOSFET的高輸入阻抗和雙極型晶體管的低導通壓降和大電流密度的優點。在磁控管驅動器電路中，IGBT主要承擔功率開關的角色，負責控制磁控管的高壓脈沖產生。IGBT的高耐壓和高速開關特性使其適合于高頻、大功率的高效電路應用。

在圖2的電路設計中，雙極晶體管和IGBT配合使用，可以實現對磁控管驅動電路的精確控制。雙極晶體管負責信號的放大和傳遞，而IGBT則負責實際的功率控制。這種分工合作的關系，使得磁控管驅動器電路能夠實現高效率和高可靠性的運行。

在圖3的電路設計中，是用柵極驅動器來驅動IGBT。高效的IGBT柵極驅動耦合器具備軌到軌的低輸入電流和低電流消耗等優異特性，從而減少了系統電路的功耗。

在磁控管驅動電路設計圖2和圖3中，都需要MCU發揮高水平的系統控制能力，并能夠高速處理多重輸入和輸出數據。

圖4：電源電路中的反激式AC－DC轉換器

在微波爐設計的電源電路部分，反激式AC－DC轉換器電路這個板塊（圖4）里的光耦合器即使在低輸入電流范圍也能實現高電流傳輸比，從而實現更高的電源效率。晶體管輸出光耦合器還能夠在溫度高時保持運行，這樣的特性更易于電路的設計。此外，電路設計中采用小型表面貼裝封裝方式的整流器二極管非常適合電路板上的高密度貼裝，既增大了器件密度，又減少了電路板占用面積。

圖5：使用雙極晶體管的機械式繼電器驅動電路

圖6：使用雙極晶體管的LED驅動電路

在繼電器驅動電路（圖5）和LED驅動電路（圖6）中，所使用的雙極晶體管具備較低的集電極-發射極飽和電壓VCE，從而讓電源裝置具有效率優勢。同樣在這個部分中，要用到系統控制MCU高速處理多重輸入、輸出數據的能力。

圖7：傳感器輸入單元溫度傳感器電路示例

圖8：傳感器輸入單元重量傳感器電路示例

在傳感器輸入單元的電路設計中，包括溫度傳感器電路（圖7）和重量傳感器電路（圖8）。兩種傳感器電路中，都用到了LDO和運算放大器。具有優異PSRR電源抑制比能力的LDO低壓差穩壓器，能夠抑制電源變化對輸出信號的影響，因此LDO對于傳感器電路模塊而言十分重要。同時，使用小型表面貼裝式的LDO，會使電源處于低噪聲水平，從而讓運算放大器能夠在低電流消耗或低噪聲環境下，對檢測到的即便是非常小的微弱有用信號（weak signal）也能有效進行放大。然后，傳感器輸入單元電路的輸出會繼續給到系統控制MCU，去進行高速的數據處理。

最終達到的設計結果

綜上所述，東芝半導體以其高性能的功率器件、豐富的參考設計資源、低功耗和小型化設計、低噪聲和高效率的解決方案以及先進的封裝技術，為微波爐的電子設計提供了顯著的優勢。這些優勢不僅有助于提高微波爐產品的性能和可靠性，還有助于降低成本和提高市場競爭力。

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