电磁炉原理图和工作原理.docx

1、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2.1.1LM339 集成电路2.1.2IGBT2.2电路方框图2.3主回路原理分析2.4振荡电路2.5IGBT 激励电路2.6PWM脉宽调控电路2.7同步电路2.8加热开关控制2.9VAC 检测电路2.10电流检测电路2.11VCE 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2.15IGBT 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

2、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。1.2 458 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

3、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 7003000W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。 200240V机种电压使用范围为160260V, 100120V机种电压使用范围为 90135V。全系列机种均适用于 50、60Hz的电压频率。使用环境温度为-23C45C。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

4、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2.1.1 LM339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

5、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

6、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)S KW2 5 N 1 2 0 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，

7、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

8、恢 复二极管 (D11) 后可代用 SGW25N12、0 SKW25N12、0GT40Q321, 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、GT40Q321GT40T101，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

9、.3 主回路原理分析TTKIiTViIITI I丨II II tl I 13 I tF t7 t2 14 te 1L1TLC3JLDll时间t1t2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t1t2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 t3t4 时间 ,

10、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 i1i4 过程,因此在 L1 上就产生 了和开关脉冲 f(20KHz30KHz) 相同的交流电流。t4t5的i4是阻尼管D11的导通电流，在高频电流一个电流周期里 ,t2t3 的 i2 是线盘磁 能对电容C3的充电电流

11、,t3t4的i3是逆程脉冲峰 压通过 L1 放电的电流 ,t4t5 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 ,t1t2,Q1 饱和导通 ,UC 接近地电 位,t4t5,阻尼管D11导通,UC为负压(电压为阻尼 二极管的顺向压降),t2t4,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

12、以 i1 的大小 就决定加热功率的大小 , 同时脉冲宽度越大 ,t1t2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 当G点有Vi输入时、V7 OFF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,V

13、5亦上升至 Vi, 而V6则由R56、R54向C5充电。(2) 当V6V5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”。2.5 IGBT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： V8 OFF 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

14、 止。 V8 ON 时(V8=4.1V),V8V9,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。0hR0cPWMM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

15、压产生 V4,在高频电流的一个周期里，在t2t4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 V6V5,V7 OFF(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t2t4时间不会导通，在t4t6时间,C3电容两端电压消 失，V3V4, 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Q1 G极上的开关脉冲前沿与 Q1上产生的VCE脉冲后沿相同步。+22! RllIC31CPU19，(V9)D182.8 加热开关控制 当不加热时，CPU 19脚输出低电平（同时13脚也停止PWM输出）,D18 导

16、通，将V8拉低，另V9V8,使IGBT激励电路停止输出，IGBT截止,则加热停止。（2）开始加热时，CPU 19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。2.9 VAC 检测电路AC220V由D1、D

17、2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 220V1V 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D20D23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，

18、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。2.11 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 Q1 VCE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

19、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 )。 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)。 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，V14V15,V16 0N(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

20、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V15V14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V16 OFF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。IO CPU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

21、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 2.15 2.14 锅底温度监测电路C3CPV2.16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。 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

22、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2.15 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 : IGBT结温高于85C时，调整PWM勺输出，令IGBT结温W 85C。(2) 当 IGBT 结温由于某原因 ( 例如散热系统故障)而高于

23、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CYK0 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

24、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AC220V 50/60HZ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 CY1 CY2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AC220V 50/60H

25、Z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D3D6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D7D10组成的桥式整流电路整流、1O口5IGBT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，

26、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

27、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2CN33OJV确认输入电压为220V时按M22第项查3+22VDC22V2V按3,2.2第项查4切JVO.1V按322第项查5Q1 G极47V按3.23第项查7B点昭Q1.36V + 0.0JV确认输入按322第项查

28、3730.75V + 0.0JV电压为按322第项查9V40.fl5V0.0JV220V 时并联1只10K电阻在按322第项查10基极0.7V+OQ5VC3两端，测试完后拆除*按322境(10)项晝11D24正极2.5V+005V断开TH,接入1 K30K电阻，测试完后 拆除，再接回TH.按322第(11)项查12D26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13Q1 G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)14CN6两端12V + 1V风扇应转动按

29、322第(1R项查15Z4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 项方法查之，如正常，则测晶振X1频率如频率正常,则为IC3 CPU不良。 CN3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。 +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