电磁炉工作原理详解.docx
- 文档编号:4446177
- 上传时间:2022-12-01
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:634.95KB
电磁炉工作原理详解.docx
《电磁炉工作原理详解.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电磁炉工作原理详解.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电磁炉工作原理详解
电磁炉工作原理详解
2010年4月16日 李平权
一、主振荡回路
它由IGBT1、C4、OUT1和OUT2之间所接的线盘构成。
其作用是在线盘中形成变化的振荡电流。
当IGBT1的G极有驱动电压时,IGBT1饱和导通,由300V---线圈---D级----S级形成通路,使线圈储存电能;
当IGBT1的G极无驱动电压时,IGBT1完全截止,线圈上电能由OUT2---C4右----C4左---OUT1---线圈----OUT2向C4冲电;当C4上的电压冲到最高时,此时C4上的电压通过C4右---OUT2---线圈---OUT1---C4左通路放电。
当C4上的电压放电到最低时,G极通过控制电路后的又一个驱动电压会到来,再次使IGBT1导通。
如此周而复始,线圈上就形成了方向变化的振荡电流。
二、IGBT驱动电路
它由Q300、Q301、R300~R303、D300构成。
当B点有正方波脉冲到来时,Q301导通,Q300截止,由18V---Q301C极---Q301E极---R302---D点----R301----G点----IGBT管的G极----IGBT管的S极-----地,通过这条通路给IGBT管G极注入一个约17V左右的正向驱动电压,使IGBT1饱和导通;
当B点有负方波脉冲到来时,Q301截止,Q300导通,D点失去电压,IGBT管G极注入的电压消失,使IGBT1管迅速截止。
注:
这里R303的作用是给B点提供一个偏置电压,使Q300、Q301能够迅速导通或截止。
R302、R301是限流电阻,根据功率的不同这两个电阻尤其是R301选用阻值有所不同,R300是用防止输入的驱动电压过高而设的,有的在它两端还关联有一只15V~18V的稳压二极管,其作用与此相同。
值得一提的是,IGBT管导通期间,注入G级的电压不得低于15V,否则IGBT管会因驱动不足致过热损耗而击穿。
三、驱动方波脉冲形成电路
它由U2D的10、11、13脚构成,其作用是形成用于驱动对管的方波脉冲。
它是将从10脚送来的已削波锯齿波脉冲与从11脚送来的PWM信号进行比较整形后,
从13脚输出得到近似于方波的脉冲信号,供驱动对管使用。
其11脚信号是从CPU的PWM输出端子经R414、R410得到。
四、锯齿波形成电路
它由R418、R412、C403、D400构成,不同的机型此电路有所不同。
它的工作频率受CPU送来的试探脉冲进行跟踪,还受U2C的14脚输出的同步检锅脉冲控制和进行波形修正,经CPU检测认为正确后然后才从CPU输出相应的PWM脉冲。
这里的D400还起到对形成的锯齿波进行限幅,削去脉冲尖顶的作用。
使之形成的波形为近似方波,
五、同步检锅脉冲形成电路
它由R401、R402、R404~R408、R416、R417、C400~C402、U2C的8、9、14脚构成,其作用是输出同步检锅信号。
正常情况下,9脚直流电压比8脚电压高,14脚就输出高电平,由于9脚工作时在直流电压上加有一个变化的电压(来自于IGBT管上变化的电流),14脚输出的高电平就同时叠加有一个变化的电压,此高电平电压去对后面的锯齿波形成振荡电路进行波形修正,输出开关方波脉冲。
最终去控制IGBT管的工作开关同步。
注:
此电路除对IGBT管进行开关同步外,还通过脉冲计数的方式对锅的有无进行检测,有人会问,锅检电路是由功率调节电路来实现的,其实不完全是,功率调节电路是对锅的大小、厚薄进行检测的,也就是只检测电流的大小,进而对电磁炉的功率实现自动调节。
六、上电延时保护电路及开关机电路
它由Q201、R209、R210、R219、D205、Q200、R214、R208、R211、R212构成,其作用是插上电源瞬间及关机时能够让IGBT管可靠截止。
当插上电源时,由300V经R209、R210、D205向Q201注入一个高电平,Q201导通,驱动对管B极电压经Q201的C、E极短路到地,而使IGBT管截止,同时由于5V形成后,CPU输出待机低电平,经R208加到Q200的B极的电压为低电平,Q200截止,Q201饱和导通,同样达到使IGBT管截止的目的。
开机时,CPU输出开机高电平到A点,经R208加到Q200的B极,使Q200导通,因R214阻值较小,Q201B极电压被拉低到导通电平以下,Q201截止,其任务全部交给检测电路和功率控制电路。
若检测到电路正常,IGBT工作,若不正常,则CPU输出关机指令低电平,再次让Q201导通达到保护的目的。
注:
图中标示的INT浪涌中断实际上连接的是CPU的开关机端口(即待机控制端子)。
七、浪涌保护电路:
它由R203~R207、R213~R218、C201~C207、D204、D206、U2B的6、7、1脚构成。
正常时,300V经R203、R204、D204、R206、R218加到6脚的电压比7脚电压低,1脚输出高电平,此时D206截止,CPU输出的开关机信号不受影响,电磁炉正常工作;
当电源有浪涌电压冲击时,300V经R203、R204、D204、R206、R218加到6脚的电压会上升,当6脚电压高于7脚基准电压时,1脚输出低电平,此时D206导通,将CPU输出的开机高电平钳位到,使R208、R211分压后加到Q200的电压低于导通电压,Q200截止,Q201饱和导通,切断IGBT管的驱动级输入电压,使IGBT管截止。
八、反压保护电路(又称反蜂压保护电路或反蜂高压保护电路)
它由IGBT管D极取样电路及U2A的4、5、2脚组成。
其作用是防止IGBT管因反蜂电压过高(也就是常说的反蜂脉冲过高)而击穿。
正常时,由同步取样电路送到4脚电压比5脚电压低,2脚输出高电平,此时对U2D的11脚送来的PWM脉冲电压没有影响,电磁炉正常工作;
当电流过大或某种原因使反蜂电压增高时,当4脚取得的脉冲电压高于5脚电压时,2脚输出低电平,通过R411将U2D的11脚送来的PWM脉冲电压幅度减小,使电磁炉输出功率降低,达到保护IGBT管的目的。
九、电流检测电路
它由电流检测取样变压器(俗称比流器)CT1、R100、D100~D103、VR1、R301构成。
其主要作用是将IGBT的工作电流转化为电压信号加到CPU,通过CPU对此电压进行处理后,去控制PWM信号的幅度,从而自动调节IGBT管的工作电流。
CT1初级流过的交变电流在次级端感应出一个变电压,此电压经R100限幅后送到D100~D103进行整流,再VR1调节后R301分压后加到CPU的电流检测端子,CPU通过检测到的电压与设定电压进行对比,去自动控制PWM信号的输出大小,达到自动控制IGBT管工作电流的目的。
有的机型VR1是并接在比流器次级,先调幅度后整流得到检测电压的。
注:
此电路除可以调节电流大小以外,还用于对所放锅的大小、厚薄进行检测。
十、输入电压检测电路
此图有误,在实际应用中,R200、R220前端应各接有一只整流二极管至交流220V的两个输入端子上,它由这两个二极管、R200、R201、R220、R221、R202、C200共同组成。
其作用是检测市电输入电压的大小,实现市电过压、欠压保护。
市电电压经二极管整流后得到的脉动直流电压,经R200、R201、R220、R221降压限流后,再经R202分压,C200滤波后得到一个直流取样电压,输入到CPU的电压检测VIN端子上,此电压与CPU内设定的电压进行对比识别,若此电压高于或低于设定电压值时,CPU认为输入的电压过高或过低,待机端子输出关机指令,迫使IGBT管停止工作。
十一、炉面、线盘、IGBT管温度检测电路
它们都是利用负温度系数热敏电阻的特性将工作温度转换成电压信息,加到CPU各自的检测端子上,CPU
检测到此电压信息超过设定时,通过CPU待机控制端子输出关机批令,IGBT管停止工作。
此电路极其简单,这里不再一一阐述。
十二、散热风扇驱动电路
此电路较为简单。
正常时,CPU的FAN端子输出高电平,经R506、R509加到Q501的B极,Q501饱和导通,VCC的18V电压全部加到散热风扇的两端,风扇正常旋转对IGBT管的散热进行散热。
当CPU的FAN端子输出低电平0V时,经R506、R509加到Q501的B极电压消失,Q501截止,风扇两端的电位相同,没有电压降,风扇停转。
十三、蜂鸣器、系统电路、复位、电源、键盘控制电路,这里不再赘述。
电磁炉的工作原理及维修方法5
2008-02-0123:
52:
28| 分类:
电子技术| 标签:
|字号大中小 订阅
2.10 电流检测电路
电流互感器CT二次测得的AC电压,经D20~D23组成的桥式整流电路整流、C31平滑,所获得的直流电压送至CPU,该电压越高,表示电源输入的电流越大,CPU根据监测该电压的变化,自动作出各种动作指令:
(1)配合VAC检测电路、VCE电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。
(2)配合VAC检测电路反馈的信息及方波电路监测的电源频率信息,调控PWM的脉宽,令输出功率保持稳定。
2.11 VCE检测电路
将IGBT(Q1)集电极上的脉冲电压通过R76+R77、R53分压送至Q6基极,在发射极上获得其取样电压,此反影了Q1VCE电压变化的信息送入CPU,CPU根据监测该电压的变化,自动作出各种动作指令:
(1)配合VAC检测电路、电流检测电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。
(2)根据VCE取样电压值,自动调整PWM脉宽,抑制VCE脉冲幅度不高于1100V(此值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT抑制值为1300V)。
(3)当测得其它原因导至VCE脉冲高于1150V时(此值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT此值为1400V),CPU立即发出停止加热指令(祥见故障代码表)。
2.12 浪涌电压监测电路
电源电压正常时,V14>V15,V16ON(V16约4.7V),D17截止,振荡电路可以输出振荡脉冲信号,当电源突然有浪涌电压输入时,此电压通过C4耦合,再经过R72、R57分压取样,该取样电压通过D28另V15升高,结果V15>V14另IC2C比较器翻转,V16OFF(V16=0V),D17瞬间导通,将振荡电路输出的振荡脉冲电压V7拉低,电磁炉暂停加热,同时,CPU监测到V16OFF信息,立即发出暂止加热指令,待浪涌电压过后、V16由OFF转为ON时,CPU再重新发出加热指令。
2.13 过零检测
当正弦波电源电压处于上下半周时,由D1、D2和整流桥DB内部交流两输入端对地的两个二极管组成的桥式整流电路产生的脉动直流电压通过R73、R14分压的电压维持Q11导通,Q11集电极电压变0,当正弦波电源电压处于过零点时,Q11因基极电压消失而截止,集电极电压随即升高,在集电极则形成了与电源过零点相同步的方波信号,CPU通过监测该信号的变化,作出相应的动作指令。
见图dcl-12-13
2.14 锅底温度监测电路
加热锅具底部的温度透过微晶玻璃板传至紧贴玻璃板底的负温度系数热敏电阻,该电阻阻值的变化间接反影了加热锅具的温度变化(温度/阻值祥见热敏电阻温度分度表),热敏电阻与R58分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即加热锅具的温度变化,CPU通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:
(1)定温功能时,控制加热指令,另被加热物体温度恒定在指定范围内。
(2)当锅具温度高于220℃时,加热立即停止,并报知信息(祥见故障代码表)。
(3)当锅具空烧时,加热立即停止,并报知信息(祥见故障代码表)。
(4)当热敏电阻开路或短路时,发出不启动指令,并报知相关的信息(祥见故障代码表)。
2.15 IGBT温度监测电路
IGBT产生的温度透过散热片传至紧贴其上的负温度系数热敏电阻TH,该电阻阻值的变化间接反影了IGBT的温度变化(温度/阻值祥见热敏电阻温度分度表),热敏电阻与R59分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即IGBT的温度变化,CPU通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:
(1)IGBT结温高于85℃时,调整PWM的输出,令IGBT结温≤85℃。
(2)当IGBT结温由于某原因(例如散热系统故障)而高于95℃时,加热立即停止,并报知信息(祥见故障代码表)。
(3)当热敏电阻TH开路或短路时,发出不启动指令,并报知相关的信息(祥见故障代码表)。
(4)关机时如IGBT温度>50℃,CPU发出风扇继续运转指令,直至温度<50℃(继续运转超过4分钟如温度仍>50℃,风扇停转;风扇延时运转期间,按1次关机键,可关闭风扇)。
(5)电磁炉刚启动时,当测得环境温度<0℃,CPU调用低温监测模式加热1分钟,1分钟后再转用正常监测模式,防止电路零件因低温偏离标准值造成电路参数改变而损坏电磁炉。
见上图
2.16 散热系统
将IGBT及整流器DB紧贴于散热片上,利用风扇运转通过电磁炉进、出风口形成的气流将散热片上的热及线盘L1等零件工作时产生的热、加热锅具辐射进电磁炉内的热排出电磁炉外。
CPU发出风扇运转指令时,15脚输出高电平,电压通过R5送至Q5基极,Q5饱和导通,VCC电流流过风扇、Q5至地,风扇运转;CPU发出风扇停转指令时,15脚输出低电平,Q5截止,风扇因没有电流流过而停转。
见上图
2.17 主电源
AC220V50/60Hz电源经保险丝FUSE,再通过由CY1、CY2、C1、共模线圈L1组成的滤波电路(针对EMC传导问题而设置,祥见注解),再通过电流互感器至桥式整流器DB,产生的脉动直流电压通过扼流线圈提供给主回路使用;AC1、AC2两端电压除送至辅助电源使用外,另外还通过印于PCB板上的保险线P.F.送至D1、D2整流得到脉动直流电压作检测用途。
注解:
由于中国大陆目前并未提出电磁炉须作强制性电磁兼容(EMC)认证,基于成本原因,内销产品大部分没有将CY1、CY2装上,L1用跳线取代,但基本上不影响电磁炉使用性能。
2.18辅助电源
AC220V50/60Hz电压接入变压器初级线圈,次级两绕组分别产生13.5V和23V交流电压。
13.5V交流电压由D3~D6组成的桥式整流电路整流、C37滤波,在C37上获得的直流电压VCC除供给散热风扇使用外,还经由IC1三端稳压IC稳压、C38滤波,产生+5V电压供控制电路使用。
23V交流电压由D7~D10组成的桥式整流电路整流、C34滤波后,再通过由Q4、R7、ZD1、C35、C36组成的串联型稳压滤波电路,产生+22V电压供IC2和IGBT激励电路使用。
2.19 报警电路
电磁炉发出报知响声时,CPU14脚输出幅度为5V、频率3.8KHz的脉冲信号电压至蜂鸣器ZD,令ZD发出报知响声。
三、故障维修
458系列须然机种较多,且功能复杂,但不同的机种其主控电路原理一样,区别只是零件参数的差异及CPU程序不同而己。
电路的各项测控主要由一块8位4K内存的单片机组成,外围线路简单且零件极少,并设有故障报警功能,故电路可靠性高,维修容易,维修时根据故障报警指示,对应检修相关单元电路,大部分均可轻易解决。
3.2主板检测标准
由于电磁炉工作时,主回路工作在高压、大电流状态中,所以对电路检查时必须将线盘(L1)断开不接,否则极容易在测试时因仪器接入而改变了电路参数造成烧机。
接上线盘试机前,应根据3.2.1<<主板检测表>>对主板各点作测试后,一切符合才进行。
3.2.1主板检测表
3.2.2主板测试不合格对策
(1)上电不发出“B”一声----如果按开/关键指示灯亮,则应为蜂鸣器BZ不良,如果按开/关键仍没任何反应,再测CUP第16脚+5V是否正常,如不正常,按下面第(4)项方法查之,如正常,则测晶振X1频率应为4MHz左右(没测试仪器可换入另一个晶振试),如频率正常,则为IC3CPU不良。
(2)CN3电压低于305V----如果确认输入电源电压高于AC220V时,CN3测得电压偏低,应为C2开路或容量下降,如果该点无电压,则检查整流桥DB交流输入两端有否AC220V,如有,则检查L2、DB,如没有,则检查互感器CT初级是否开路、电源入端至整流桥入端连线是否有断裂开路现象。
(3)+22V故障----没有+22V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障,如果变压器次级有电压输出,再测C34有否电压,如没有,则检查C34是否短路、D7~D10是否不良、Q4和ZD1这两零件是否都击穿,如果C34有电压,而Q4很热,则为+22V负载短路,应查C36、IC2及IGBT推动电路,如果Q4不是很热,则应为Q4或R7开路、ZD1或C35短路。
+22V偏高时,应检查Q4、ZD1。
+22V偏低时,应检查ZD1、C38、R7,另外,+22V负载过流也会令+22V偏低,但此时Q4会很热。
(4)+5V故障----没有+5V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障,如果变压器次级有电压输出,再测C37有否电压,如没有,则检查C37、IC1是否短路、D3~D6是否不良,如果C37有电压,而IC4很热,则为+5V负载短路,应查C38及+5V负载电路。
+5V偏高时,应为IC1不良。
+5V偏低时,应为IC1或+5V负载过流,而负载过流IC1会很热。
(5)待机时V.G点电压高于0.5V----待机时测V9电压应高于2.9V(小于2.9V查R11、+22V),V8电压应小于0.6V(CPU19脚待机时输出低电平将V8拉低),此时V10电压应为Q8基极与发射极的顺向压降(约为0.6V),如果V10电压为0V,则查R18、Q8、IC2D,如果此时V10电压正常,则查Q3、Q8、Q9、Q10、D19。
(6)V16电压0V----测IC2C比较器输入电压是否正向(V14>V15为正向),如果是正向,断开CPU第11脚再测V16,如果V16恢复为4.7V以上,则为CPU故障,断开CPU第11脚V16仍为0V,则检查R19、IC2C。
如果测IC2C比较器输入电压为反向,再测V14应为3V(低于3V查R60、C19),再测D28正极电压高于负极时,应检查D27、C4,如果D28正极电压低于负极,应检查R20、IC2C。
(7)VAC电压过高或过低----过高检查R55,过低查C32、R79。
(8)V3电压过高或过低----过高检查R51、D16,过低查R78、C13。
(9)V4电压过高或过低----过高检查R52、D15,过低查R74、R75。
(10)Q6基极电压过高或过低----过高检查R53、D25,过低查R76、R77、C6。
(11)D24正极电压过高或过低----过高检查D24及接入的30K电阻,过低查R59、C16。
(12)D26正极电压过高或过低----过高检查D26及接入的30K电阻,过低查R58、C18。
(13)动检时Q1G极没有试探电压----首先确认电路符合<<主板测试表>>中第1~12测试步骤标准要求,如果不符则对应上述方法检查,如确认无误,测V8点如有间隔试探信号电压,则检查IGBT推动电路,如V8点没有间隔试探信号电压出现,再测Q7发射极有否间隔试探信号电压,如有,则检查振荡电路、同步电路,如果Q7发射极没有间隔试探信号电压,再测CPU第13脚有否间隔试探信号电压,如有,则检查C33、C20、Q7、R6,如果CPU第13脚没有间隔试探信号电压出现,则为CPU故障。
(14)动检时Q1G极试探电压过高----检查R56、R54、C5、D29。
(15)动检时Q1G极试探电压过低----检查C33、C20、Q7。
(16)动检时风扇不转----测CN6两端电压高于11V应为风扇不良,如CN6两端没有电压,测CPU第15脚如没有电压则为CPU不良,如有请检查Q5、R5。
(17)通过主板1~14步骤测试合格仍不启动加热----故障现象为每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1),检查互感器CT次级是否开路、C15、C31是否漏电、D20~D23有否不良,如这些零件没问题,请再小心测试Q1G极试探电压是否低于1.5V。
3.3 故障案例
3.3.1故障现象1:
放入锅具电磁炉检测不到锅具而不启动,指示灯闪亮,每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1),连续1分钟后转入待机。
分析:
根椐报警信息,此为CPU判定为加热锅具过小(直经小于8cm)或无锅放入或锅具材质不符而不加热,并作出相应报知。
根据电路原理,电磁炉启动时,CPU先从第13脚输出试探PWM信号电压,该信号经过PWM脉宽调控电路转换为控制振荡脉宽输出的电压加至G点,振荡电路输出的试探信号电压再加至IGBT推动电路,通过该电路将试探信号电压转换为足己另IGBT工作的试探信号电压,另主回路产生试探工作电流,当主回路有试探工作电流流过互感器CT初级时,CT次级随即产生反影试探工作电流大小的电压,该电压通过整流滤波后送至CPU第6脚,CPU通过监测该电压,再与VAC电压、VCE电压比较,判别是否己放入适合的锅具。
从上述过程来看,要产生足够的反馈信号电压另CPU判定己放入适合的锅具而进入正常加热状态,关键条件有三个:
一是加入Q1G极的试探信号必须足够,通过测试Q1G极的试探电压可判断试探信号是否足够(正常为间隔出现1~2.5V),而影响该信号电压的电路有PWM脉宽调控电路、振荡电路、IGBT推动电路。
二是互感器CT须流过足够的试探工作电流,一般可通测试Q1是否正常可简单判定主回路是否正常,在主回路正常及加至Q1G极的试探信号正常前提下,影响流过互感器CT试探工作电流的因素有工作电压和锅具。
三是到达CPU第6脚的电压必须足够,影响该电压的因素是流过互感器CT的试探工作电流及电流检测电路。
以下是有关这种故障的案例:
(1)测+22V电压高于24V,按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3)项方法检查,结果发现Q4击穿。
结论:
由于Q4击穿,造成+22V电压升高,另IC2D正输入端V9电压升高,导至加到IC2D负输入端的试探电压无法另IC2D比较器翻转,结果Q1G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(2)测Q1G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压,再测G点试探电压正常,证明PWM脉宽调控电路正常,再测D18正极电压为0V(启动时CPU应为高电平),结果发现CPU第19脚对地短路,更换CPU后恢复正常。
结论:
由于CPU第19脚对地短路,造成加至IC2C负输入端的试探电压通过D18被拉低,结果Q1G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(3)按3.2.1<<主板检测表>>测试到第6步骤时发现V16为0V,再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(6)项方法检查,结果发现CPU第11脚击穿,更换CPU后恢复正常。
结论:
由于CPU第11脚击穿,造成振荡电路输出的试探信号电压通过D17被拉低,结果Q1G极无试探信号电压,CPU也就检测不到
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电磁炉 工作 原理 详解