电磁炉原理图和工作原理.docx
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电磁炉原理图和工作原理
简介
原理分析
2.1
特殊零件简介
2.1.1
LM339集成电路
2.1.2
IGBT
2.2
电路方框图
2.3
主回路原理分析
2.4
振荡电路
2.5
IGBT激励电路
2.6
PWM脉宽调控电路
2.7
同步电路
2.8
加热开关控制
2.9
VAC检测电路
2.10
电流检测电路
2.11
VCE检测电路
2.12
浪涌电压监测电路
2.13
过零检测
2.14
锅底温度监测电路
2.15
IGBT温度监测电路
2.16
散热系统
2.17
主电源
2.18
辅助电源
2.19
报警电路
三、故障维修
3.1
故障代码表
3.2
主板检测标准
3.2.1
主板检测表
3.2.2
主板测试不合格对策
3.3
故障案例
3.3.1
故障现象1
、简介
1.1电磁加热原理
电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。
在电磁灶内部，由整流电路将50/60Hz
的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿（导磁又导电材料）底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，
然后再加热器皿内的东西。
1.2458系列简介
458系列是由建安电子技术开发制造厂设计开发的新一代电磁炉，界面有LED发光二极管显示模式、LED数码显示模式、LCD液晶显示模式、VFD莹光显示模式机种。
操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时关机、预约开/关机、预置操作模式、自动泡茶、自动煮饭、自动煲粥、自动煲汤及煎、炸、烤、火
锅等料理功能机种。
额定加热功率有700〜3000W的
不同机种,功率调节范围为额定功率的85%,并且在
全电压范围内功率自动恒定。
200〜240V机种电压使
用范围为160〜260V,100〜120V机种电压使用范围为90〜135V。
全系列机种均适用于50、60Hz的电压频
率。
使用环境温度为-23C〜45C。
电控功能有锅具超温保护、锅具干烧保护、锅具传感器开/短路保护、
2小时不按键（忘记关机）保护、IGBT温度限制、IGBT
温度过高保护、低温环境工作模式、IGBT测温传感器开/短路保护、高低电压保护、浪涌电压保护、VCE
抑制、VCE过高保护、过零检测、小物检测、锅具材质检测。
458系列虽然机种较多,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,
大部分均可轻易解决。
二、原理分析
2.1特殊零件简介
2.1.1LM339集成电路
入输端电压）,置于LM339内部控制输出端的三极管截止，此时输出端相当于开路；当电压比较器输入端电压反向时（-输入端电压高于+输入端电压）,置于LM339内部控制输出端的三极管导通，将比较器外部接入输出端的电压拉低，此时输出端为0V。
和MOSFE等电压激励场控型器件优点于一体的高压、高速大功率器件。
目前有用不同材料及工艺制作的IGB「但它们均可
被看作是一个MOSFE输入跟随一个双极型晶体管放大的复合结构。
IGBT有三个电极（见上图）,分别称为栅极G（也叫控
制极或门极）、集电极C（亦称漏极）及发射极E（也称源极）。
从IGBT的下述特点中可看出，它克服了功
率MOSFE的一个致命缺陷，就是于高压大电流工作
IGBT的特点:
3.低导通电阻。
在给定芯片尺寸和BVceo下，其导
不会受损坏。
GTR的30%
IGBT将场控型器件的优点与GTR的大电
流低导通电阻特性集于一体,是极佳的高速高压半导体功率器件。
目前458系列因应不同机种采了不同规格的IGBT,
它们的参数如下:
（1）SGW25N120西门子公司出品,耐压1200V,
电流容量25C时46A,100C时25A,内部不带阻尼极管,所以应用时须配套6A/1200V以上的快速恢复二极管（D11）使用，该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管（D11）后可代用SKW25N12Q
（2）SKW25N120西门子公司出品,耐压1200V,
电流容量25C时46A,100C时25A,内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N12（代用时将原配套
SGW25N12的D11快速恢复二极管拆除不装。
（3）GT40Q321东芝公司出品,耐压1200V,电流
容量25C时42A,100C时23A,内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N12、SKW25N120,代用
SGW25N12时请将原配套该IGBT的D11快速恢复
极管拆除不装。
（4）GT40T101东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25C时80A,100C时40A,内部不带阻尼二极管，所以应用时须配套15A/1500V以上的快速恢复二极管（D11）使用，该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管（D11）后可代用SGW25N12、0SKW25N12、0
GT40Q321,配套15A/1500V以上的快速恢复二极管
（D11）后可代用GT40T301。
（5）GT40T301东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25C时80A,100C时40A,内部带阻尼二极管，该IGBT可代用SGW25N12、SKW25N12、GT40Q321
GT40T101，代用SGW25N12和GT40T101时请将原配
（6）
容量
GT60M303东芝公司出品,耐压900V,电流
25C时120A,100C时60A,内部带阻尼二极
管。
2.2电路方框图
2.3主回路原理分析
T—T
KIiTViIITI
\I丨I
I[I
ItlI13ItFt7■
t214te
>1
L1
TL
C3
JL
Dll
时间t1~t2时当开关脉冲加至
Q1的G极时,Q1饱和
导通，电流i1从电源流过L1,
由于线圈感抗不允许
电流突变.所以在t1~t2时间
i1随线性上升，在t2
时脉冲结束,Q1截止,同样由于感抗作用,i1不能立即变0,于是向C3充电,产生充电电流i2,在t3时间,C3电荷充满，电流变0,这时L1的磁场能量全部转为C3的电场能量，在电容两端出现左负右正，幅度达到峰值电压，在Q1的CE极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+电源电压,在t3~t4时间,C3通过L1放
电完毕,i3达到最大值,电容两端电压消失,这时电
不能立即变0,于是L1两端电动势反向,即L1两端电位左正右负，由于阻尼管D11的存在,C3不能继续反向充电，而是经过C2、D11回流，形成电流i4,在t4时间，第二个脉冲开始到来，但这时Q1的UE为正,UC
为负，处于反偏状态，所以Q1不能导通，待i4减小到
产生i5以后又重复i1~i4过程,因此在L1上就产生了和开关脉冲f（20KHz~30KHz）相同的交流电流。
t4~t5的i4是阻尼管D11的导通电流，
在高频电流一个电流周期里,t2~t3的i2是线盘磁能对电容C3的充电电流,t3~t4的i3是逆程脉冲峰压通过L1放电的电流,t4~t5的i4是L1两端电动势反向时，因D11的存在令C3不能继续反向充电，而经过C2、D11回流所形成的阻尼电流，Q1的导通电流实际上是i1。
Q1的VCE电压变化：
在静态时,UC为输入电源经过整
流后的直流电源,t1~t2,Q1饱和导通,UC接近地电位,t4~t5,阻尼管D11导通,UC为负压（电压为阻尼二极管的顺向压降）,t2~t4,也就是LC自由振荡的半个周期,UC上出现峰值电压，在t3时UC达到最大值。
以上分析证实两个问题：
一是在高频电流的一个周期里,只有i1是电源供给L的能量,所以i1的大小就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,t1~t2
的时间就越长,i1就越大,反之亦然,所以要调节加热功率，只需要调节脉冲的宽度；二是LC自由振荡的半周期时间是出现峰值电压的时间,亦是Q1的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能错位的,如峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲己提前到来，就会出现很大的导通电流使Q1烧坏，因
此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。
2.4振荡电路
⑴当G点有Vi输入时、V7OFF时（V7=0V）,V5
等于D12与D13的顺向压降，而当V6VV5之后,V7由OFF转态为0N,V5亦上升至Vi,而V6则由R56、
R54向C5充电。
（2）当V6>V5时,V7转态为OFF,V5亦降至D12与
D13的顺向压降，而V6则由C5经R54、D29放电。
（3）V6放电至小于V5时，又重复
（1）形成振荡。
“G点输入的电压越高，V7处于ON的时间越长，电
磁炉的加热功率越大，反之越小”。
2.5IGBT激励电路
振荡电路输出幅度约4.1V的脉冲信号，此电压不能
直接控制IGBT（Q1）的饱和导通及截止，所以必须通过激励电路将信号放大才行，该电路工作过程如下：
⑴V8OFF时（V8=0V）,V8vV9,V10为高,Q8和
Q3导通、Q9和Q10截止,Q1的G极为0V,Q1截止。
⑵V8ON时（V8=4.1V）,V8>V9,V10为低,Q8和Q3
截止、Q9和Q10导通+22V通过R71、Q10加至Q1
的G极,Q1导通。
0
h
R
0
c
PWMM脉
宽调控电路
分电路，PWM脉冲宽度越宽,C33的电压越高,C20的电压也跟着升高，送到振荡电路（G点）的控制电压随着C20的升高而升高，而G点输入的电压越高，V7处于ON的时间越长，电磁炉的加热功率越大，反之越小。
“CPU通过控制PWM脉冲的宽与窄，控制送至振荡
电路G的加热功率控制电压，控制了IGBT导通时间
的长短,结果控制了加热功率的大小”。
2.7同步电路
R78、R51分压产生V3,R74+R75、R52分压产生V4,在
高频电流的一个周期里，在t2~t4时间（图1）,由于
C3两端电压为左负右正，所以V3vV4,V5OFF（V5=0V）
振荡电路V6>V5,V7OFF（V7=0V）,振荡没有输出，也
就没有开关脉冲加至Q1的G极，保证了Q1在t2~t4
时间不会导通，在t4~t6时间,C3电容两端电压消失，V3>V4,V5上升,振荡有输出，有开关脉冲加至
Q1的G极。
以上动作过程，保证了加到Q1G极上的
开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相同步。
+22
!
Rll
IC3
1
CPU
19
，（V9）
D18
2.8加热开关控制
⑴当不加热时，CPU19脚输出低电平（同时13脚也
停止PWM输出）,D18导通，将V8拉低，另V9>V8,使
IGBT激励电路停止输出，IGBT截止,则加热停止。
（2）开始加热时，CPU19脚输出高电平，D18截止，同
时13脚开始间隔输出PWM试探信号，同时CPU通过分析电流检测电路和VAC检测电路反馈的电压信息、
VCE检测电路反馈的电压波形变化情况，判断是否己
放入适合的锅具，如果判断己放入适合的锅
正常加热状态，如果电流检测电路、VAC及VCE电路
反馈的信息，不符合条件，CPU会判定为所放入的锅具不符或无锅，则继续输出PWM试探信号，同时发出指示无锅的报知信息（祥见故障代码表）,如1分钟内
仍不符合条件，则关机。
2.9VAC检测电路
AC220V由D1、D2整流的脉动直流电压通过R79、R55
分压、C32平滑后的直流电压送入CPU,根据监测该
电压的变化,CPU会自动作出各种动作指令:
停止加热,并报知信息（祥见故障代码表）。
加热开关控制及试探过程一节）。
（3）配合电流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勺脉宽，令输出功率保持稳定。
电源输入标准220V±1V电压,不接线盘（L1）测试
CPU第7脚电压，标准为1.95V±0.06V”。
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勺脉宽，令输出功率保持稳定。
2.11VCE检测电路
将IGBT（Q1）集电极上的脉冲电压通过R76+R77R53
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佥测电路、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）。
⑵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）。
⑶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,V160N（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,V16
OFF（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。
IOCPU
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。
2.14
—2.152.14锅底温度监测电路
[C3
CPV
2.16
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
2.18
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。
⑵当锅具温度高于220C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
2.15IGBT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:
⑴IGBT结温高于85C时，调整PWM勺输
出，令IGBT结温W85C。
（2）当IGBT结温由于某原因（例如散热系
统故障）而高于95C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＞50C,CPU发出风
扇继续运转指令，直至温度＜50C（继续运转
超过4分钟如温度仍＞50C,风扇停转；风
扇延时运转期间,按1次关机键,可关闭风
温偏离标准值造成电路参数改变而损坏电磁炉。
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
Li
通过电磁炉进、出风口形
Dfi
及线盘L1等零件工作时产
CY^
K
—0
CN2
生的热、加热锅具辐射进电磁炉内的热排出电磁炉
、。
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。
2.17主电源
AC220V50/60HZ电源经保险丝FUSE,再通过由CY1
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CY1CY2装上丄1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、
1O
口5
IGBT激励电路使用。
2.19报警电路
率3.8KHZ的脉冲信号电压至蜂鸣器ZD,令ZD发出报
知响声。
、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。
故障
代码
指示灯
声音
备注
无锅
E1
每隔3秒一声短
连续1分$賊入待机
电压过低
E3
两长旦短
响两次转入待机（间隔子秒）
电压过髙
E3
两长四短
每隔5秒响一次QGBT温度低千50度风扇停）
锅超温
E4
电源灯
三长三短
锅空烧
E6
及所设
两长两短
响两次转人待机（间隔5秒）
JGBT超温
E0
定指示
四长三短
TH开路
E7
灯W亮
四长五短
TH短路
E3
四长四短
每隔5秒》4次
锅传感器开路
E9
三长五短
锅传感器短路
EE
三长四短
VCE■过高
EJ
无声
重新试探启动
定时结束
响一长声转入待机
无时基信号
灯不亮
响2秒停2秒
连续
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321VV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
待机^1!
僦（^揍人线盘接入电源后不按任何他
步骤
测试点
标准
备注
不合格对策
1
通电
发出"朗1芦
按玄昭第
（1）项查
2
CN3
>3OJV
确认输入电压为220V时
按M22第项查
3
+22V
DC22V±2V
按3,2.2第®项查
4
切
JV±O.1V
按322第®项查
5
Q1G极
<0.5V
按322第©项查
6
V16
>47V
按3.23第©项查
7
B点〔昭Q
1.36V+0.0JV
确认输入
按322第①项查
3
73
0.75V+0.0JV
电压为
按322第®项查
9
V4
0.fl5V±0.0JV
220V时
并联1只10K电阻在
按322第①项查
10
◎基极
0.7V+OQ5V
C3两端，测试完后拆除*
按322境（10）项晝
11
D24正极
2.5V+005V
断开TH,接入1K30K电阻，测试完后拆除，再接回TH.
按322第（11）项查
12
D26正极
2.5V+005V
不插入传感器.改接入30医电阻，孤赋完后拆除，再接回传感器.
按322第（1石项查
二动检歼接入线盘鎂入电源后按开机闔
13
Q1G极
间隔出现ZdV
此为加至Q1.G极的试探信号。
按322第（1耳、（1^.（15）
14
CN6两端
12V+1V
风扇应转动
按322第（1R项查
15
Z4步骡台格再接盘试机”电磁滋K當启动加热
按322第〔1刁项查
322主板测试不合格对策
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⑷项方法查之，如正常，则测晶振X1频率
如频率正常,则为IC3CPU不良。
⑵CN3电压低于305V----如果确认输入电源电压
高于AC220V寸,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。
⑶+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
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