电磁炉总结经验电路说明.doc

新品电路说明(适用于SY1811、EF197、SY186)电磁炉研发中心 谢波目录一、功能说明二、电路设计概述三、电路模块说明四、电路维修流程一、功能说明SY1811： 炒菜、煲汤、煮粥、蒸煮、火锅、烧烤EF197 ： 炒菜、煲汤、煮粥、蒸煮、火锅、烧烤SY186 ： 炒菜、煲汤、煮粥、火锅、热奶二、电路设计概述 SY1811、EF197、SY186三款产品采用MOTOROLA的芯片，其中SY1811与EF197除了显示板不一样外，主板基本一致；与其他两款相比，SY186采用开关电源电路，而SY1811、EF197使用变压器。主板电路主要由以下模块组成：LC振荡电路、同步及振荡电路、IGBT高压保护电路、PWM脉宽调控电路、IGBT驱动电路、浪涌保护电路、电流检测、电压检测、5V电源、18V电源、蜂鸣器报警电路、锅具温度检测电路、IGBT温度检测电路、风扇驱动电路和主电源（注：SY186多一部分开关电源电路）。三、电路模块说明（1）、LC振荡电路（2）、同步及振荡电路（3）、IGBT高压保护电路（4）、PWM脉宽调控电路（5）、IGBT驱动电路（6）、浪涌保护电路（7）、电流检测（8）、电压检测（9）、5V电源、（10）、18V电源（11）、蜂鸣器报警电路（12）、锅具温度检测电路（13）、IGBT温度检测电路（14）、风扇驱动电路（15）、主电源LC振荡电路：整个电路的核心，通过IGBT的高速开关形成LC振荡。T1-T2：IGBT控制极为高电平，IGBT饱和导通，电流I1从电源流过线盘，电能转换为磁能存储在线盘上。T2-T3：IGBT控制极为低电平，关断IGBT，由于电感不允许电流突变，电流I2流向电容C3，能量转移到C3，I2减到最小时，也就是线盘的能量全部放完时，VC达到最高。T3-T4：电容开始通过线盘方向放电，所以此时I3为负向，电容的能量转移线盘上，VC最低时，反向电流I3最大。 T4-T5：此时IGBT开通，但由于感抗的作用，不允许电流突变，负向电流I4继续向电容C3充电直至为0。 所以，在一个高频的周期里，T2T3的I2是线盘磁能对电容C3的充电电流，T3T4的I3 逆程脉冲峰压通过L1放电得电流，T4T5得I4是线盘两端的电动势反向时形成的阻尼电流，因此，IGBT的导通电流实际是I1。 IGBT的电压变化：在静态时，VC为输入电源经过整流滤波后得直流电源，T1T2，IGBT饱和导通，VC接近地电位，T4T5，VC为负压，T2T4，也就是LC自由震荡得半个周期，VC上出现峰值电压，在T3时VC达到最大值。 以上证明两个问题：一是在高频电流得一个周期中，只有I1是电源供给线盘能量的，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，只需要调节脉冲宽度；二是LC自由震荡的半个周期是出现峰值电压的时间亦是IGBT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，如果峰值脉冲还没有消失，而开关脉冲已提前到来，就会出现很大的瞬间电流导致IGBT烧坏，因此必须保证开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿同步。同步及振荡电路电磁炉功率控制的核心电路，主要作用是从LC振荡中取得同步信号，同时振荡产生锯齿波，为IGBT提供前级驱动波形。如图所示，LM339的U2B运放产生同步信号，其信号取自LC振荡的电容C3两端的分压，R23、R26分压为V-，R24、R27与R28、R29的分压为V+，在高频电流的一个周期里，在T2T4时间，由于C3两端的电压是左负右正，所以V+大于V-，U2B输出高电平。在T5T6时间，电容C3反向放电完毕，C3两端的电压是右负左正，即此时V-大于V+，U2B输出低电平（此时也是IGBT的C极最低点），+5V通过R31给C11充电，V01持续上升；到T7时，C3开始充电，C3两端的电压恢复左负右正，比较器发生翻转输出高电平，VO1同时发生跳变而高于5V，此后，VO1通过D16快速放电。如此产生一个振荡同期，以后重复此过程。VO2为单片机的中断口，单片机通过此端口的信号可以检测锅具。此电路是通过脉冲检测锅具的，即：一开始单片机给电路发送一个触发脉冲，引起LC自由振荡，振荡波形会在U2B产生一序列的方波，通过中断口对VO2方波个数的检测可以确定是否有锅。不同材质、尺寸的锅具所在一定时间内的脉冲数是不一样的，有锅与无锅的区别就更大了。所以，有时显示正常时却检不到锅，有可能是此处出问题。IGBT高压保护电路此部分主要是检测IGBTC极电压，当IGBTC极的电压超过1200V时，U2C输出14脚将会由高变低，此信号VO将会影响PWM脉宽调制电路，缩小IGBT驱动占空比，缩短IGBT导通时间，从而降低IGBTC极电压，达到保护IGBT的目的。如图，R24、R27、R28、R29分压取自IGBTC极，R39、R35分5V电压作为运放的比较基准。PWM脉宽调控电路CPU输出PWM脉冲导R36、R37、R38、EC9、C14组成的积分电路，PWM脉冲宽度越宽，C14的积分电压就越高，VO也就随着升高。VO作为为IGBT驱动波形的比较基准，当振荡电路输出的锯齿波斜率一定的时候，此基准将直接影响IGBT的占空比，从而影响功率。“CPU通过控制PWM脉冲的宽与窄，控制送至振荡电路的加热控制电压，控制IGBT导通时间的长短，结果控制了加热功率的大小。”IGBT驱动电路振荡电路产生的驱动信号电压较低，基本在45V之间，不能驱动IGBT，所以，要将这电压放大到18V以更好地驱动IGBT。电路的前部分是运放U2D根据PWM调制出来的基准电压，对振荡电路产生的锯齿波形做调整，产生IGBT的驱动波形，后部分主要是由两个三极管组成推挽输出，将电压提高到18V。前部分电路为驱动信号的产生，U2D的负极输入VI4为振荡电路产生的锯齿波形，正极输入VI1为PWM调制出来的基准电压，当VI4低于VI1时，U2D输出为高电平，当VI4电压升高到高于VI1时，运放发生翻转，输出低电平。与VI1相连的二极管D17、D19的信号VI2、VI3分别来自单片机、浪涌保护电路。正常时，VI2、VI3均为高电平，D17、D19反向截止，电路正常工作。当发生异常时，如电路有浪涌时，VI3变为低电平，D19正向导通，VI1被拉低到接近0电位，这样，运放输出为低电平，IGBT无驱动信号，从而有浪涌时保护了IGBT。同样地，当单片机检测到电流过大、电压异常和锅具、IGBT温度过高时，将会发出指令，将VI2拉低，从而拉低VI1禁止IGBT工作。后部分电路为驱动信号电压的提高，如图，当U2D输出13脚为高时，Q9导通Q8截止，输出VO为高电平18V；当U2D输出13脚为低时，Q9 截止Q8导通，输出VO被拉低为地电平。从中可以看出，U2D输出13脚的信号与VO是一样的驱动波形，只是VO的电压提高了许多。浪涌保护电路电源电压正常时，V4小于V5，比较器U2A输出V2为高电平，VO也为高电平不影响IGBT信号。当电源突然有浪涌电压输入时，此时通过C18耦合，经过R33与R45分压取样，该取样电压通过D13另V4升高，并且高于V5，使得U2A比较器发生翻转，输出低电平，D19正向导通，VO为低电平，此信号将会影响IGBT驱动信号，使电磁炉暂停加热。待浪涌过后，电压恢复正常，V4小于V5，比较器U2A发生翻转，输出V2为高电平。电流检测电流互感器CT1二次测得的AC电压，经过D20D23组成的桥式整流桥整流、EC5平滑后的直流电压送到CPU的AD口，CPU根据检测此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电流，从而自动做出各种动作：1、 检到过锅后，将会用2秒钟的时间来检测电流的变化,通过电流变化的差值确定锅具的材质、大小尺寸2、 工作时，单片机时刻检测电流的变化，根据检测到的电压及电流信号，自动调整PWM做功率恒定处理。3、 工作时，单片机时刻检测电流的变化，当电流变化过大时，做无锅具的判断。注意：电流检测的输入信号BUZ_CUR与蜂鸣器信号复用CPU12端口，当蜂鸣器响时，会暂时停止电流转换，但这时间很短，不影响电路的正常工作。电压检测电压信号取自电磁炉电源交流输入，交流信号由D1、D2整流的脉动电流电压通过R14、R15分压、EC3平滑以及Q7射随后，得到信号送到单片机AD口，即TEMP_IGBT。CPU根据检测此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电压，从而自动做出各种动作：1、 工作时，单片机时刻检测电压的变化，若电压过高或过低时（一般250V150V电压为正常），单片机将会发出保护的指令，停止加热。2、 工作时，单片机时刻检测电压的变化，根据检测到的电压及电流信号，自动调整PWM做功率恒定处理。注意：电压检测的输入信号与IGBT热敏电阻温度检测信号复用CPU4端口，工作时，单片机通过端口TV_INEN来控制两个信号的不停切换。具体过程是，当TV_INEN为高时，三极管Q11导通，Q11C极为低，同时Q7的基极也为低，Q7截止，射随器不工作，TEMP_IGBT的信号是IGBT的信号。当TV_INEN为低时，三极管Q11截止，Q7的基极也为高，Q7导通，TEMP_IGBT的信号转换为电压检测信号。总的说，当TV_INEN为高时，CPU4端口输入IGBT热敏电阻温度信号；当TV_INEN为低时，CPU4端口输入电压检测信号。此复用电路注意要保证正常工作的电压信号（150V250V）高于IGBT热敏电阻正常工作时的温度（低于120度）电压信号。5V电源此电源模块将变压器输出的交流电压转换为18V直流电，给LM339、蜂鸣器、图所示，VI1、VI2为变压器输入10.5V交流电压，经过D4D7整流、EC1和C4平滑，由7805稳定输出5V直流电，EC2、C5为滤波平滑作用。18V电源此电源模块将变压器输出的交流电压转换为18V直流电，给LM339、蜂鸣器、风扇和IGBT供电。如图所示，VI1、VI2为变压器输入22V交流电压，经过D8D11整流、EC7平滑，R32和D667电压跟随后输出18V直流电，EC8、C13为滤波平滑作用。C26、R5、R11、EC6、Q6组成上电延时电路。蜂鸣器报警电路 此蜂鸣器电路比以前的复杂，主要是实现更悦耳的铃声而设计。此电路由C7、EC4、R3、R4、R10、R16、R17、R18、R19、R20、Q2、Q3、Q4和蜂鸣器BUZ1组成。需要注意的是，此蜂鸣器的鸣叫由两个端口控制，BUZ_CUR输入口与电流检测复用CPU的12脚，FAN口则与风扇控制口复用CPU的8脚。当蜂鸣器不鸣叫时，BUZ_CUR为输入口检测电流信号，而FAN口则为高电平；FAN口只有在蜂鸣器鸣叫时会有短暂的拉低。锅具温度检测电路 加热锅具锅底的温度通过陶瓷板传到紧贴在其下面的热敏电阻，具有负温度特性的热敏电阻的阻值的变化间接反映了锅具温度的变化。锅具热敏电阻与R48并接后与R47分压输出信号TEMP_MAIN，根据热敏电阻的负温度特性可知，温度越高，热敏电阻阻值就越小，分压所的的电压TEMP_MAIN就越大，单片机就是通过检测TEMP_MAIN电压的变化间接检测锅具的温度的变化，从而做出相应的动作：1、 过热保护：根据不同的功能，当检测到的温度过高时，电磁炉将会停止加热或保护显示错误代码2、 干烧保护：当锅具处于干烧状态时，锅具温度上升很快，电磁炉将会停止加热或保护显示错误代码3、 热敏异常保护：当热敏电阻异常时，短路、短路或感应不到温度，电磁炉将不能启动或停止加热，同时显示错误代码4、 工作时，单片机时刻检测锅具温度，根据锅具温度做相应的火力调整，IGBT温度检测电路 该检测热敏电阻紧贴在IGBT散热片上面，具有负温度特性的热敏电阻的阻值的变化间接反映了IGBT温度的变化。IGBT热敏电阻与R44分压输出信号TEMP_IGBT，根据热敏电阻的负温度特性可知，温度越高，热敏电阻阻值就越小，分压所的的电压TEMP_IGBT就越大，单片机就是通过检测TEMP_IGBT电压的变化间接检测IGBT的温度的变化，从而做出相应的动作：1、 温保护：当检测到IGBT温度高于95度时，电磁炉将会停止加热待到温度下降后恢复加热；当IGBT温度高于120度时，电磁炉将会立即停止加热并保护显示错误代码，保护IGBT。2、 热敏异常保护：当热敏电阻异常时，短路、短路，电磁炉将不能启动或保护显示错误代码风扇驱动电路风扇使用18V的风扇，电路由D18、Q10、EC14、R49和D26构成。当FAN口为高时，Q10导通，风扇工作，当FAN口为低时，Q10截止，风扇关断，由于风扇为感性负载，关断后电流通过D18放掉。由于风扇驱动控制口FAN在蜂鸣器响时由短暂的拉低，EC14此时将会放电，保持Q10的持续导通，从而保证风扇不会因FAN口的短暂拉低而停转。同时，二极管D26保证风扇驱动不会影响蜂鸣器的鸣叫。主电源AC220V50/60Hz交流电经过保险丝FUSE1、EMC防护电路（C1、CNR1）、整流桥DB1和滤波电路（L1、C2），得到直流电提供给主功率电路。保险丝FUSE1在电路烧坏的情况下自动切断电磁炉与电网的连接，以保护电网。EMC防护电路主要作用是提供品质因数、抑制骚扰电压和抗击雷电冲击。整流桥DB1为电磁炉提供工作的直流电。滤波电路由扼流线圈和滤波电容组成，将直流脉动电压转换为平滑的直流电，对后面的电能转化起储能的作用。(说明：本电路说明以SY1811、SF197为例子说明电磁炉工作原理，其中可能会做个别细微调整。如有与电路板实际电路有相差异，以实际电路板为准，改动之处恕不另行通知。此说明可供维修人员了解电磁炉使用，其它款式电磁炉原理基本一致。)四、电路维修流程YYYY1、 烧保险丝换保险丝IGBT坏？保险丝烧断整流桥堆坏？驱动电路坏？同步及振荡电路坏？LM339坏？结 束换IGBT换整流桥堆检查Q8、Q9、R42、R43、C21检查R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、C29、C10、C19、C11、C12、D16、Z3换LM339YNNNNN2、 不加热电流检测电路坏？结 束检查CT1、VER、R2、R21、R57、R59、C6、EC5、D15、D20、D21、D22、D23、D24、D25电源线是否插好？不加热发热盘是否接好？驱动电路坏？同步及振荡电路坏？插好电源线接好发热盘检查Q8、Q9、R42、R43、C21检查R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、C29、C10、C19、C11、C12、D16、Z3Y电压检测电路坏？检查R7、R8、R9、R14、R15、EC3、D1、D2、D12、Q7、Q11NNNNNNYYYYNY3、检不到锅检不到锅Y检查Q8、Q9、R42、R43、C21驱动电路