电磁加热原理共11页.docx

1、电磁加热原理共11页教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分，我常采用范读，让幼儿学习、模仿。如领读，我读一句，让幼儿读一句，边读边记；第二通读，我大声读，我大声读，幼儿小声读，边学边仿；第三赏读，我借用录好配朗读磁带，一边放录音，一边幼儿反复倾听，在反复倾听中体验、品味。 一简介这个工作可让学生分组负责收集整理,登在小黑板上,每周一换。要求学生抽空抄录并且阅读成诵。其目的在于扩大学生的知识面,引导学生关注社会,热爱生活,所以内容要尽量广泛一些,可以分为人生、价值、理想、学习、成长、责任、友谊、爱心、探索、环保等多方面。如此下去,除假期外,一年便可以积累40多则材料。如果学生的脑海里有了众多的鲜活

2、生动的材料,写起文章来还用乱翻参考书吗? 1.1 电磁加热原理 1.2 B700K 系列简介观察内容的选择，我本着先静后动，由近及远的原则，有目的、有计划的先安排与幼儿生活接近的，能理解的观察内容。随机观察也是不可少的，是相当有趣的，如蜻蜓、蚯蚓、毛毛虫等，孩子一边观察，一边提问，兴趣很浓。我提供的观察对象，注意形象逼真，色彩鲜明，大小适中，引导幼儿多角度多层面地进行观察，保证每个幼儿看得到，看得清。看得清才能说得正确。在观察过程中指导。我注意帮助幼儿学习正确的观察方法，即按顺序观察和抓住事物的不同特征重点观察，观察与说话相结合，在观察中积累词汇，理解词汇，如一次我抓住时机，引导幼儿观察雷雨，

3、雷雨前天空急剧变化，乌云密布，我问幼儿乌云是什么样子的，有的孩子说：乌云像大海的波浪。有的孩子说“乌云跑得飞快。”我加以肯定说“这是乌云滚滚。”当幼儿看到闪电时，我告诉他“这叫电光闪闪。”接着幼儿听到雷声惊叫起来，我抓住时机说：“这就是雷声隆隆。”一会儿下起了大雨，我问：“雨下得怎样?”幼儿说大极了，我就舀一盆水往下一倒，作比较观察，让幼儿掌握“倾盆大雨”这个词。雨后，我又带幼儿观察晴朗的天空，朗诵自编的一首儿歌：“蓝天高，白云飘，鸟儿飞，树儿摇，太阳公公咪咪笑。”这样抓住特征见景生情，幼儿不仅印象深刻，对雷雨前后气象变化的词语学得快，记得牢，而且会应用。我还在观察的基础上，引导幼儿联想，让他

4、们与以往学的词语、生活经验联系起来，在发展想象力中发展语言。如啄木鸟的嘴是长长的，尖尖的，硬硬的，像医生用的手术刀样，给大树开刀治病。通过联想，幼儿能够生动形象地描述观察对象。 二原理分析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

5、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1一简介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

6、内的东西1.2 458 系列筒介B700K 系列是由广州蓝欣电子公司设计开发的新一代电磁炉主控制芯片,介面有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-23 45 电

7、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B700K 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二原理分析2.1 特殊零件简介2.1.1

8、LM339 集成电路LM339 内置四个翻转电压为6mV 的电压比较器,当电压比较器输入端电压正向时(+输入端电压高于-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0V2.1.2 IGBT绝缘栅双极晶体管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT,是一种集BJT 的大电流密度和MOSFET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

9、制作的IGBT, 但它们均可被看作是一个MOSFET 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MOSFET 的一个致命缺陷, 就是于高压大电流工作时, 导通电阻大, 器件发热严重, 输出效率下降IGBT 的特点:1.电流密度大, 是MOSFET 的数十倍2.输入阻抗高, 栅驱动功率极小, 驱动电路简单3.低导通电阻在给定芯片尺寸和BVceo 下, 其导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET 的Rds(on) 的10%4.击穿电压高, 安

10、全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV1.8kV 的约1.2us 600V 级的约0.2us, 约为GTR 的10%,接近于功率MOSFET, 开关频率直达100KHz, 开关损耗仅为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25 时46A,100 时25A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套6A/1200V 以上的快速恢复二极管(D11)使

11、用,该IGBT 配套6A/1200V 以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120(2) SKW25N120-西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25 时46A,100 时25A,内部带阻尼二极管,该IGBT 可代用SGW25N120,代用时将原配套SGW25N120 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25 时42A,100 时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120 SKW25N120, 代用SGW25N120 时请将原配套该IGBT 的D11 快速恢复二极管拆除不装(4) GT40T10

12、1-东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25 时80A,100 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SGW25N120 SKW25N120 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25 时80A,100 时40A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT 可代用SGW25N120 SKW25N120 GT40Q321 GT40T101, 代用S

13、GW25N120 和GT40T101 时请将原配套该IGBT 的D11 快速恢复二极管拆除不装(6) GT60M303 -东芝公司出品,耐压900V,电流容量25 时120A,100 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,

14、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,C3 通过L1 放电完毕,i3 达到最大值,电容两端电压消失,这时电容中的电能又全部转为L1 中的磁能,因感抗作用,i3 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0,L1 中的磁能放完,即到t5时Q1 才开始第二次导通,产生i5 以后又重复i

15、1i4 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,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C2D11 回流所形成的阻尼电流,Q1 的导通电流实际上是i1Q1 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

16、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

17、(1) 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:(1) V8 OFF 时(V8=0V),V8V9,V10 为低

18、,Q8 和Q3 截止Q9 和Q10 导通,+22V 通过R71 Q10 加至Q1 的G极,Q1 导通2.6 PWM 脉宽调控电路CPU 输出PWM 脉冲到由R6 C33 R16 组成的积分电路, 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+R7

19、5 R52 分压产生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V3V5,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2.8 加热开关控制(1)当不加热时,CPU 19 脚输出低电平(同时13 脚也停止PWM 输出), D18 导通,将V8 拉低,另V9V8,使IGBT激励电路停

20、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具,CPU13 脚转为输出正常的PWM 信号,电磁炉进入正常加热状态,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AC22

21、0V 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:(1) 判别输入的电源电压是否在充许范围内,否则停止加热,并报知信息(祥见故障代码表)(2) 配合电流检测电路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)(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 的脉宽,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 0.06V2.10 电流检测电路电流互

22、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,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Q1 VCE 电

23、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

24、路电源电压正常时,V14V15,V16 ON(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V15V14 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

25、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 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

26、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,

27、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 , 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

28、低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2.17 主电源AC220V 50/60Hz 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

29、,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AC220V 50/60Hz 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D3D6 组成的桥式整流电路整流C37 滤波,在C3

30、7 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 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

31、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IC3 CPU 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