电磁炉原理图和工作原理.doc

目录一、简介1.1  电磁加热原理1.2  458系列简介二、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鼓励电路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 主板检测原则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运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，再通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，使器皿自身自行高速发热，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节、自动恒温设定、定期关机、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,功率调节范畴为额定功率的85%,并且在全电压范畴内功率自动恒定200~240V机种电压使用范畴为160~260V, 100~120V机种电压使用范畴为90~135V全系列机种均合用于50、60Hz的电压频率使用环境温度为-23℃~45℃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(忘掉关机) 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、高下电压保护、浪涌电压保护、VCE克制、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同样,区别只是零件参数的差别及CPU程序不同而己电路的各项测控重要由一块8位4K内存的单片机构成,外围线路简朴且零件很少,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批示,相应检修有关单元电路,大部分均可容易解决。

二、原理分析2.1  特殊零件简介2.1.1  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, 此时输出端相称于开路; 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等电压鼓励场控型器件长处于一体的高压、高速大功率器件目前有用不同材料及工艺制作的IGBT, 但它们均可被看作是一种MOSFET输入跟随一种双极型晶体管放大的复合构造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的一种致命缺陷, 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, 驱动电路简朴3.低导通电阻在给定芯片尺寸和BVceo下, 其导通电阻Rce(on) 不不小于MOSFET的Rds(on) 的10%4.击穿电压高, 安全工作区大, 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1kV~1.8kV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将场控型器件的长处与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,因此应用时须配套6A/1200V以上的迅速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的迅速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N1202) 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迅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迅速恢复二极管拆除不装4) GT40T101----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,因此应用时须配套15A/1500V以上的迅速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的迅速恢复二极管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321, 配套15A/1500V以上的迅速恢复二极管(D11)后可代用GT40T3015) 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SGW25N120和GT40T101时请将原配套该IGBT的D11迅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,由于线圈感抗不容许电流突变.因此在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电荷布满,电流变0,这时L1的磁场能量所有转为C3的电场能量,在电容两端浮现左负右正,幅度达到峰值电压,在Q1的CE极间浮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,这时电容中的电能又所有转为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,而是通过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,处在反偏状态,因此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后来又反复i1~i4过程,因此在L1上就产生了和开关脉冲f(20KHz~30KHz)相似的交流电流。

t4~t5的i4是阻尼管D11的导通电流,在高频电流一种电流周期里,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, 而通过C2、D11回流所形成的阻尼电流,Q1的导通电流事实上是i1Q1的VCE电压变化:在静态时,UC为输入电源通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上浮现峰值电压,在t3时UC达到最大值以上分析证明两个问题:一是在高频电流的一种周期里,只有i1是电源供应L的能量,因此i1的大小就决定加热功率的大小,同步脉冲宽度越大,t1~t2的时间就越长,i1就越大,反之亦然,因此要调节加热功率,只需要调节脉冲的宽度;二是LC自由振荡的半周期时间是浮现峰值电压的时间,亦是Q1的截止时间,也是开关脉冲没有达到的时间,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,就会浮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似步。

2.4  振荡电路(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放电至不不小于V5时, 又反复(1) 形成振荡G点输入的电压越高, V7处在ON的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小”2.5  IGBT鼓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,因此必须通过鼓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,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构成的积分电路, 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处在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,成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, 在高频电流的一种周期里,在t2~t4时间 (图1),由于C3两端电压为左负右正,因此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Q1 G极上的开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相似步2.8  加热开关控制(1)当不加热时,CPU 19脚输。