电磁炉原理与维修精讲

第 1 页 电磁炉工作原理与故障分析讲座电磁炉工作原理与故障分析讲座 第 2 页 目录目录 第一章第一章 电磁炉电磁炉的的基基本本工作原理的工作原理的介介绍绍 3 3 第二章第二章 电磁炉组装结构图电磁炉组装结构图 5 5 第三章第三章 电磁炉的基本加热功能及保护功能介绍电磁炉的基本加热功能及保护功能介绍 7 7 第四章第四章 电磁炉的原理电磁炉的原理图图各功能部分的各功能部分的分分析析 9 9 第五章第五章 电磁炉常见异常故障分析之电磁炉常见异常故障分析之 葵花宝典葵花宝典 3232 第六章 电磁炉元器件的认别及其测量方电磁炉元器件的认别及其测量方式式 4343 第七章第七章 电磁炉上元器件电磁炉上元器件的的规格与作用简介规格与作用简介 4848 电磁炉由于具有热效率高 使用方便 无烟熏 无煤气污染 安全卫生等优点 非常适合 现代家庭使用 第 3 页 第一章第一章 电磁炉的基本工作原理的介绍电磁炉的基本工作原理的介绍 电磁炉的加热原理电磁炉的加热原理 电磁炉又称电磁灶 分为工频 低频 和高频两种 电磁炉又称电磁灶 分为工频 低频 和高频两种 其中 工频电磁炉工作简单可靠 但躁声大 热效率低 其中 工频电磁炉工作简单可靠 但躁声大 热效率低 这里所说的电磁炉指高频电磁炉 这里所说的电磁炉指高频电磁炉 电磁炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能的工作电磁炉是利用电磁感应原理将电能转换为热能的工作 原理 由整流电路将原理 由整流电路将 50 60Hz50 60Hz 的交流电压转换成直流电压的交流电压转换成直流电压 AC DC ACAC DC AC 交流 交流 直流直流 交流 交流 再经过控制电路将直流电 再经过控制电路将直流电 压转换成频率为压转换成频率为 20 35KHz20 35KHz 的高频电压 高速变化的电流流的高频电压 高速变化的电流流 过线圈产生高速变化的磁场 当磁场内的磁力线通过金属过线圈产生高速变化的磁场 当磁场内的磁力线通过金属 器皿底部金属体内产生无数的小涡流 使器皿本身自行高器皿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 达到用户使用的结果 速发热 然后再加热器皿内的东西 达到用户使用的结果 如图如图 1 1 图图 1 1 第 4 页 图图 2 如图 2 电磁感应加热的基本过程 至少需要整流单元 功率开关管 功率开关管驱动控 制单元 加热线圈单元及锅具等部件 电磁炉是运用高频电磁感应原理加热 它将市电整 流滤波后得到的脉动直流转换为高频电流 通过加热线圈建立高频磁场 磁力线经线圈与 金属器皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底 利用小电阻大电流的短路热效应产生热 量 在锅底形成涡流而发热 起到加热器皿中的食物的作用 一般来讲一般来讲 器皿一般是用钢质 铁质材料来加热 铝 铜由器皿一般是用钢质 铁质材料来加热 铝 铜由 于表面电阻率太小 而不易被加热 陶瓷 木等又由于表面电于表面电阻率太小 而不易被加热 陶瓷 木等又由于表面电 阻率太大 使产生电流太小 所以也不易被加热 阻率太大 使产生电流太小 所以也不易被加热 第 6 页 第二章第二章电磁炉组装结构图电磁炉组装结构图 第 7 页 电磁炉整机零件一般包括如下 电磁炉整机零件一般包括如下 1 1 陶瓷板 陶瓷板 又叫微晶玻璃板 位于电磁炉顶部 用于锅具的垫放 具有足够机械强度 耐酸碱腐蚀 耐高低温冲击 2 2 上 上 盖 盖 用耐温塑料制成 作为电器的外保护壳 3 3 面 面 膜 膜 用塑料薄膜制成 用于功能显示及按键操作指示 4 4 灯 灯 板 板 又叫显示控制板 位于壳内 进行功能显示及功能按 键操作 5 5 炉面传感器组件 炉面传感器组件 位于壳内 嵌在发热盘的中间 用橡胶头或其 它方式顶住陶瓷板 用于控制炉面锅具的温度 6 6 加热线盘 加热线盘 位于壳内 主工作器件 发射磁力线 自身也会发热 7 7 主 主 控控 板 板 又叫电源板 主板 位于壳内 作为电转换的控制的 主工作部分 8 8 电源线及线卡 电源线及线卡 连接市电与电磁炉 提供电源通道 9 9 电 电 风风 扇 扇 位于壳内 通过吸风将炉内热量带出壳外 起降温作 用 1010 下 下 盖 盖 用耐温塑料制成 作为电器的下保护壳 及支撑内部 器件及锅具作用 第 8 页 第三章第三章 电磁炉的基本控制功能及保护功能介绍电磁炉的基本控制功能及保护功能介绍 电磁炉分显示部分和主板控制部分电磁炉分显示部分和主板控制部分 1 1 一般功能说明 一般功能说明 1 1 显示介面有 LED 发光二极管显示模式 数码管 LCD 液晶 VFD 荧光屏显示 模式几种 2 2 操作方式有轻触按键 薄膜按键 触摸按键 编码器 电位器等模式 3 3 操作功能有加热火力调节 自动恒温设定 定时开机 预约开 关机 电量 电压查询 自动功能和半自动功能 蒸煮 煮粥 煲汤 煮饭 手动功能 煎 炸 抄 烤 火锅 等料理功能 4 4 使用电压范围分两个不同电压段 220VAC 240VAC 机种在 100VAC 280VAC 或 100VAC 120VAC 机种在 85VAC 144VAC 之间可连续工作 适用于 50 60Hz 的 电压频率 使用环境温度在 20 45 注明 注明 a a 功率输出 功率输出 输出范围 120W 2200W 之间 b b 温度控制 温度控制 即定温控制 c c 定时控制 定时控制 可进行时间设置关机或开机 d d 大小物检测 大小物检测 小于一定面积的金属将不被加热 60 100 80 120 2 2 保护功能 保护功能 具有锅具超温保护 锅具干烧保 炉面传感器开短路保护 炉面失效保护 IGBT 测温传感器开短路保护 IGBT 温度限制控制和超温保护 高低压保护 2 小时无按键保护 浪涌电压 电流保护 高低温环境工作模式 VCE 过压保护 过零检测 大小物检测 锅具材质检测 注明注明 a a 无锅报警 无锅报警 无锅或锅具材质不对 小物件 停止加热 若在 1 分钟 内检测到有锅 则自动退出报警状态 并恢复原来工作状态 b b 高 高 低压保护 低压保护 当市电电网电压波动超出工作范围时 应能停止功率输出 并报警 例如超出 100 280V 时出 低 E1 或 高 E2 c c 炉面传感器开路时 炉面传感器开路时 开机 1 分钟后检测 停止功率输出及报警 显示 E3 d d 炉面传感器短路时 炉面传感器短路时 停止功率输出及报警 显示 E4 e e IGBTIGBT 传感器开路时 传感器开路时 开机 1 分钟后检测 停止功率输出及报警 显示 E5 f f IGBTIGBT 传感器短路时 传感器短路时 停止功率输出及报警 显示 E6 g g 主传感器失效 主传感器失效 停止功率输出及报警 显示 E7 h h 干扰保护 干扰保护 当电网上产生瞬间高压或浪涌电流时 电路停止功率输出 暂 停工作 2S 当干扰去除后能回复功能输出 i i 过温保护 过温保护 干烧保护干烧保护 由于电磁炉为加热电器 内部很多器件在工作时会发 出热量 当温度过高时因能报警并停止功率输出 电源指示灯 闪烁 待温度下降后恢复加热 j j IGBTIGBT 温度过热温度过热 当高电压低功率自动提高功率以减小 IGBT 温升 如果出 第 9 页 现异常温升 则温度达到 95 110 则停止加热保护 待温度 低于 65 左右恢复加热 以艾美特电磁炉为例以艾美特电磁炉为例 故障代码故障代码故障原因故障原因报警条件报警条件 E1E1 低压保护电网电压低于 100 5V E2E2 高压保护电网电压高于 285 5V E3E3 炉面传感器开路 延迟 1 分钟才检测传感器是否开路 E4E4 炉面传感器短路马上停止加热 E5E5 IGBT 传感器开路 延迟 1 分钟才检测传感器是否开路 E6E6 IGBT 传感器短路马上停止加热 E7E7 炉面传感器失效 根据每档档位判断传感器值变化 3 3 电路控制上 除有上述功能的电路外 还应有如下动作电路 电路控制上 除有上述功能的电路外 还应有如下动作电路 a a 交流转直流 通过整流桥堆进行转换 交流转直流 通过整流桥堆进行转换 b b 电源转换 将强电转换成弱电 提供电源转换 将强电转换成弱电 提供 18V18V 5V5V c c 过零电路 同步电路 过零电路 同步电路 当 当 IGBTIGBT 的反压降到最低时才打开的反压降到最低时才打开 IGBTIGBT d d IGBTIGBT 驱动电路驱动电路 e e 谐振电路 谐振电路 f f 功率控制电路 将功率控制电路 将 PWMPWM 进行积分处理 进行不同档下的功率控制 进行积分处理 进行不同档下的功率控制 g g 检锅电路 检锅电路 h h 反压保护电路 将反压保护电路 将 IGBTIGBT 工作反压控制在合理范围内 工作反压控制在合理范围内 I I 高压保护电路高压保护电路 J J 功率校准电路 通过可调电阻进行功率校准电路 通过可调电阻进行 K K 蜂鸣器驱动电路 风扇驱动电路 热敏电阻取样电路蜂鸣器驱动电路 风扇驱动电路 热敏电阻取样电路 L L 主芯片电路主芯片电路 m m 显示及按键控制电路显示及按键控制电路 第 10 页 第四章电磁炉的原理图各功能部分的分析电磁炉的原理图各功能部分的分析 电磁炉主板原理方框图电磁炉主板原理方框图 主板分成主板分成 10 大部分 大部分 1 1 主回路的 主回路的主谐振电路分析主谐振电路分析 2 2 IGBTIGBT 驱动电路分析 驱动电路分析 推挽式电路 高电平驱动有效推挽式电路 高电平驱动有效 3 电流取样电路 电流取样电路 4 干扰保护电路 干扰保护电路 5 5 电压 电压 ADAD 取样电路取样电路 6 6 同步电路和压控 同步电路和压控 自激电路自激电路 7 7 反压保护与 反压保护与 PWMPWM 控制电路控制电路 第 11 页 8 8 炉面传感器与 炉面传感器与 IGBTIGBT 热敏电阻取样电路热敏电阻取样电路 9 风扇控制电路 风扇控制电路 10 开关电源电路 开关电源电路 一 主回路的一 主回路的主谐振电路分析主谐振电路分析 由电力电子电路组成的电磁炉 Inductioncooker 是一种利用电磁感应加热原理 对锅体进行涡流加热的新型灶具 主电路是一个 AC DC AC 变换器 由桥式整 流器和电压谐振变换器构成 当电磁炉负载 锅具 的大小和材质发生变化时 负载的等效电感会发生变化 将造成电磁炉主电路谐振频率变化 导致电磁炉 的输出功率不稳定 就会使功率管 IGBT 过压损坏 在此先分析电磁炉主谐振 电路拓扑结构和工作过程是怎样的 1 电磁炉主电路拓扑结构 电磁炉的主电路如图 1 所示 市电经桥式整流器变换为直流电 再经电压 谐振变换器变换成频率为 20 35kHz 的交流电 电压谐振变换器是低开关损耗 的零电压型 ZVS 变换器 功率开关管的开关动作由单片机控制 并通过驱 动电路完成 电磁炉的加热线圈盘与负载锅具可以看作是一个空心变压器 次级负载具 有等效的电感和电阻 将次级的负载电阻和电感折合到初级 可以得到图 2 所 示的等效电路 其中 R 是次级电阻反射到初级的等效负载电阻 L 是次级电感 反射到初级并与初级电感 L 相叠加后的等效电感 2 电磁炉主电路的工作过程 第 12 页 电磁炉主电路的工作过程可以分成 3 个阶段 各阶段的等效电路如图 3 所 示 分析一个工作周期的情况 定义主开关开通的时刻为 t0 时序波形如图 4 所示 2 1 t0 t1 主开关导通阶段 按主开关零电压开通的特点 t0 时刻 主开关上的电压 uce 0 则 Cr 上的 电压 uc uce Udc Udc 如图 3 a 所示 主开关开通后 电源电压 Udc 加 在 R 及 L 支路和 Cr 两端 由于 Cr 上的电压已经是 Udc 故 Cr 中的电流为 0 电流仅从 R 及 L 支路流过 流过 IGBT 的电流 is 与流过 L 的电流 iL 相等 由图 3 a 得式 1 可见 iL 按照指数规律单调增加 流过 R 形成了功率输出 流过 L 而储存 了能量 到达 t1 时刻 IGBT 关断 iL 达到最大值 Im 这时 仍有 第 13 页 uc Udc uce 0 iL 换向开始流入 Cr 但 Cr 两端的电压不能突变 因此 IGBT 为零电压关断 2 2 t1 t2 谐振阶段 IGBT 关断之后 L 和 Cr 相互交换能量而发生谐振 同时在 R 上消耗能量 形成功率输出 等效电路如图 3 b 及图 3 c 所示 我们也将其分为两个阶 段来讨论 波形如图 4 中的 iL 和 uc 由图 3 b 图 3 c 的等效电路可得到式 3 方程组 L di dt iLR uc 0 Cr duc dt iL 3 由初始条件 iL t1 Im uc t1 Udc 解微分方程组式 3 并代入初始条件 可得下列结果 IGBT 上的电压 式中 R 2L 为衰减系数 第 14 页 是由电路的初始状态和电路参数决定的初相角 是仅由电路参数决定的 iL 滞后于 uc 的相位角 由上面的结果可以看到 当 IGBT 关断之后 uc 和 iL 呈现衰减的正弦振荡 uce 是 Udc 与 uc 的叠加 它呈现以 Udc 为轴心的衰减正弦振荡 其第一个正峰 值是加在 IGBT 上的最高电压 首先是 L 释放能量 Cr 吸收能量 iL 正向流动 部分能量消耗在 R 上 在 t1a 时刻 t t1a iL 0 L 的能量释 放完毕 uc 达到最大值 Ucm 于是 IGBT 上的电压也达到最大值 uce Ucm Udc 这时 Cr 开始放电 L 吸收能量 当 t t1 时 uc 0 Cr 的能量释放完毕 L 又开始释放能量 一部分消耗在 R 上 一部分 向 Cr 充电 使 uc 反向上升 如图 4 所示 然后 Cr 开始释放能量 使 iL 反向流动 一部分消耗在 R 上 一部分转 变成磁场能 在 uc 接近 0 之前 t t1 2 之时 iL 达到负的最大值 当 t t1 时 uc 0 Cr 的能量释放完毕 转由 L 释放能量 使 iL 继续反向流动 一部分消耗在 R 上 一部分向 Cr 反向充电 由于 Cr 左端的电 位被电源箝位于 Udc 故右端电位不断下降 当 t t1 t2 t1 即 t t2 时 uc Udc uce 0 二极管 D 开始导通 使 Cr 左端电位不能再下降而箝位 于 0 于是 uc 不再变化 充电结束 但是 L 中还有剩余能量 iL 并不为 0 t2 时刻 iL t2 I2 这时 在主控制器的控制下 主开关开始导通 因此 是零电压开通 2 3 t2 t3 电感放电阶段 如图 3 d 所示 可得方程 L iLR Udc 初始条件为 iL t2 I2 解此微分方程并代入初始条件 可得 L 中的剩余能量 一部分消耗在 R 上 一部分返回电源 iL 的绝对值按指数 规律衰减 在 t3 时刻 iL 0 L 中的能量释放完毕 二极管自然阻断 在 uc Udc 即 uce 0 时 主开关已经开通 在电源 Udc 的激励下 iL 又从 0 开 始正向流动 重复 t0 t1 阶段的过程 第 15 页 二 二 IGBTIGBT 驱动电路分析 驱动电路分析 推挽式电路 高电平驱动有效推挽式电路 高电平驱动有效 第 16 页 作用 保护作用 保护 IGBTIGBT 可靠导通与关断 可靠导通与关断 IGBT 驱动电压至少需要 16V Q1 PNP 管 Q2 NPN 管 组成推挽式驱动电路 它们的工作原理是 1 当输入信号为高电平时 Q2 导通 Q1 截止 18VDC 电压流通 给 IGBT 的 G 极提供门极电压 IGBT 导通 线盘开始储能 2 当输入信号为低电平时 Q2 截止 Q1 导通 IGBT 的 G 极接地 IGBT 关断 此时线盘感应电压对谐电容放电 形成了 LC 振荡 3 R6 电阻在三极管截止时 把 IGBT 的 G 极残余电压快速拉低 C11 电容作为 高频旁路 另外作为平缓驱动电路波形作用 ZD1 稳压管 稳定 IGBT 的 G 极电 压 预防输入电压过高时 损坏 IGBT 在检锅时 如图 2 1 所示 波形不是很理想 有点变形 当检到锅工作后 如 图 2 2 所示 控制推挽电路的波形与驱动 IGBT 波形很相似 功率越大 波形的 高电平的宽度越大 B 点的波形底部平 原因是 LM339 控制的一路内部三极管 导通接地 而 A 点的波形底部比地略高一点 再回到零电压 此电路容易出现的问题为上电烧机此电路容易出现的问题为上电烧机 为驱动电路输出高电平导致为驱动电路输出高电平导致 温温 升高 瓷片电容有问题 升高 瓷片电容有问题 第 17 页 三 电流取样电路三 电流取样电路 作用 判断有无锅具 恒定电流 稳定调节功率提供反馈输入电流作用 判断有无锅具 恒定电流 稳定调节功率提供反馈输入电流 电流互感器 T1 的次级测得的交流 AC 电压 经 D9 D12 组成的桥式整流电路 整流 EC3 电解电容滤波平滑 由电阻 R15 RJ41 RJ16 分压后 所获得的电 流电压送到 CPU 该电压越高表示电源输入的电流越大 待机时电流取样基本 为零 如图 3 1 所示 电流越大 A 点的电流电压波形幅值越高 B 点的取样 点就越高 表示功率越大 电容 EC3 选值时不应太大 如果太大了 会造成电 容充放电时间太长 影响读取电流 AD 时间 从而会导致开机时 功率上升的时 间很慢 VR1 电位器作校准功率用 通过 VR1 电阻的大小 就可以调节 B 点的输出电压 电阻越小 功率越大 反之就功率越小 一般调节电位器在中间位置 CPU 根据监测电压 AD 的变化 作出各种动作指令 1 判断是否放入合适的锅具 锅具是否小于 80 或 60 是否有偏锅 电 第 18 页 流过小 再判 PWM 是否最大 两者满足则判为无锅 2 限定最大电流 在低电压时保证电流恒定或不超过 保护关键器件工作在规 格要求范围内 以及防止输入电源线或线路板走线过电流不够造成烧断 3 配合电压 AD 取样电路及电调控 PWM 的脉宽 令输出功率保持稳定 此电路易出现的现象 功率压死 功率飘移 无功率输出 断续加此电路易出现的现象 功率压死 功率飘移 无功率输出 断续加 热热 四 干扰保护电路四 干扰保护电路 1 电流保护电路 电流保护电路 第 19 页 作用 浪涌保护电路 监控输入电网的异常变化 在有异常时 关作用 浪涌保护电路 监控输入电网的异常变化 在有异常时 关 断断 IGBTIGBT 进行保护进行保护 1 正常工作时 LM339 的 1 脚内部三极管截止 电阻 R19 把 1 脚电压变为高电 平 当电源输入端出现大电流时 1 脚内部三极管导通 输出低电平 CPU 连接 的中断口经过二极管 D18 被拉低 CPU 检测到低电平时发出命令 让 IGBT 关断 起安全保护作用 此保护属于软件保护 另外还有硬件保护 当 1 脚内部三极 管导通 输出低电平 直接拉低驱动电路的输入电压 从而关断 IGBT 的 G 极电 压 保护了 IGBT 不被击穿 通常要判断是软件保护还是硬件保护方法是 通常 软件保护时 软件会设置 2 秒才起动 硬件起动时间很快不超过 2 秒钟 2 C 点电压由于选择的参考点是地 静态时 C 点的电压由 RJ28 R27 R14 电阻分压所得 当正常工作起来后 互感器感应输入端的电流 C 点的电压会 下降 电流越大 C 点电压越低 如图 4 1 所示 所以 A 点电压也会下降 B 点 为 LM339 负端 RJ29 RJ25 分压后的基准电压 当 A 点电压下降到 B 点以下时 LM339 反转 D 点输出低电平拉低中断口 通过调节输入正负端的参数来改变干 扰的灵敏 用工具查看两输入端在最大功率工作时 比较电压越接近越好 但仿止出现太 过灵敏而导致中断间隙 变频器上 不一定 但是比较能体现 一般干扰比较 大 在最大档功率最大电流时 190 210V 之间电流最大 最容易出现 3 CPU 根据中断口检测电源输入端的浪涌电流 程序检测到有低电平 停止工 第 20 页 作 起保护 IGBT 不受浪涌电流所击穿 此电路异常出现 检锅不工作 不保护爆机此电路异常出现 检锅不工作 不保护爆机 2 电压保护电路 电压保护电路 作用 高压保护电路 监控输入电网的异常变化 在有异常时 作用 高压保护电路 监控输入电网的异常变化 在有异常时 关断关断 IGBTIGBT 进行保护进行保护 1 电路的双重保护 电流和电压保护 由 R53 R54 RJ55 电阻组成分压电路 如果输入电压超过正常设定电压值 A 点的电压就会升高 达到或超过三极管 Q5 的基极导通电压 0 7V 以上 则 Q5 一直导通 由于三极管的 C 极接到 LM339 的 1 脚 即中断口 所以程序检测到低电平后会关闭输出 保护 IGBT 及主回路 上面的器件不被烧掉 2 当有电压浪涌时 R53 并联的电容 C28 起作用 因为电容两端电压不能突变 第 21 页 所以在瞬间电压起变化 电容就相当短路 耦合 A 点的电压会瞬间变的很高 使 Q5 导通而让 CPU 中断口检测到 正常情况下 A 点的波形如图 4 2 所示 此电路异常出现 检锅不工作 不保护爆机 此电路异常出现 检锅不工作 不保护爆机 五 电压五 电压 ADAD 取样电路取样电路 作用 检测电路工作在什么电压段 高低压保护作用 检测电路工作在什么电压段 高低压保护 AC220V 由整流管整流成脉动直流电压 通过 R4 与 RJ10 RJ11 分压 D7 二极 管隔离 AD 检测口与输入端 EC2 平滑后的直流电压送到 CPU 端口进行分解 不 受输入端的影响 D8 二极管让输入电压最钳位在 5 7V 保护 CPU 端口不会被高 电压击穿 正常电压下 输入电压比较稳定 如图 5 1 所示 CPU 检测输入电压信号后发出动作命令 1 判别输入的电压是否在充许的范围之内 否则停止加热 并发出报警信号 2 判别输入电压是否高电压 根据输出功率是否为低功率 1300W 以下 进 行升功率 目的是为了减小 IBGT 在高压小功率时 出现硬导通 即 IBGT 提前 导通 来减小 IGBT 的温升 根据高功率 1800W 以上 配合炉面传感器是否 检测到线盘温升高 如果温升高 可适当的降功率 从而保证线盘不会因为温 升高而烧毁 第 22 页 3 与电流检测电路形成实际工作功率 CPU 智能的计算出功率的大小再与 CPU 内部设定的功率值作比较 去控制 PMW 脉宽调制的大小 稳定输出所需各档的 大小功率 4 通过电流 AD 配合 保持高压是恒定功率输出 此电路异常出现 高低压无保护 间隙加热 功率上不去 此电路异常出现 高低压无保护 间隙加热 功率上不去 六 同步电路和自激电路六 同步电路和自激电路 第 23 页 作用 跟踪谐振波形 提供合理的作用 跟踪谐振波形 提供合理的 IGBTIGBT 导通起点 提供脉冲检锅导通起点 提供脉冲检锅 第 24 页 信号信号 原理 采用电阻分压及电容延时的方式跟踪谐振电路两端电压变化 自激 振荡回路 启动工作 OPEN 口 检测合适锅具 PAN 口 RJ1 RJ2 和 RJ3 RJ5 RJ52 分别接到谐振电容与线盘两端 静态时 A 端 比 B 端 电压要低 通常两端电压压差在 0 2 0 4V 比较理想 C 点输 出高电平 C16 电容两端都是高电平 所以不起作用 D 点由于接了 RJ17 上接电 阻 也被拉高 在静态 OPEN 端口通常被 MCU 置为低电平 由于 E 点与 OPEN 端 口接了二极管 D15 当 OPEN 端口被置低时 E 点电压钳位在 0 7V 此时 D 端 电压比 E 端 电压要高 导致 I 点 2 脚 输出低电平 控制 IGBT 关闭 不 能加热 C18 C20 电容是调节谐振电路的同步 减少燥音及温升过高的节用 C21 是 反馈电容 当 14 脚输出低电压时 反馈到 9 脚 使 9 脚电压拉低 加速 14 脚 更快达到低电平 如图 6 1 在无锅开机启动时 图上为各个关键的检测波形 1 先在 G 点发出一个十几 US 的高电平 检锅脉冲 通常是每 1 秒钟发一次 E 点由于二极管 D15 的反偏截止 由 PWM 端口输出的脉宽由电容平波后送到 E 点 E 点电压也有十几 US 的变高宽度 由于 OPEN 口的瞬间高电平输出 电容 C22 耦合 A 点 端 相当瞬间加到 5V A 点电压比 B 点 端 高 C 点输 出低电平 C16 电容也起耦合作用 把 D 点电压拉低 所以 E 点电压比 D 点电 压高 I 点输出一个高电平 IGBT 导通 LC 组合开始产生振荡 2 启动后 在 C 点产生一连串的脉冲波形 当放上锅具时 LC 组合产生的振 荡好似串上负载 很快就消耗完 在 C 点的产生脉冲个数也减小 CPU 通过检 测端口检测 C 点的脉冲个数来判断是否有锅或放入合适的锅具 因无锅或锅具 不造合时谐振后波形衰减的很慢 检出来的脉冲个数会很多 另外 如果一直 检测到高电平 说明线盘没接好或同步电路出问题 3 当检测到有合适的锅具 因谐振后波形衰减的很快 检出的脉冲个数会很少 CUP 让 G 点 open 一直输出高电平进行工作 E 点的电压随 PWM 输出脉宽的大 小所控制 最终控制功率输出的大小 各个工作波形如图 6 2 所示 CPU 通过 PAN OPEN 检测控制脚输出控制信号 1 OPEN 口在工作过程中一直为高电平 有干扰中断信号时输出低电平 2S 后 回复高电平继续工作 关机时为低电平 在检锅时发出一个十几 US 的高电平后 关断 2 PAN 口作用 在开机时检测是否有合适的锅具 通过检测脉冲个数来判定是 否加热 此端口在这里一直作为输入口 也可用来启动工作及检测脉冲个数 双重作用 此电路异常现象 不检锅 此电路异常现象 不检锅 IGBTIGBT 温升过高 燥音大温升过高 燥音大 七 反压保护与七 反压保护与 PWMPWM 控制电路控制电路 第 25 页 作用 决定作用 决定 IGBTIGBT 的导通宽度 提供的导通宽度 提供 IGBTIGBT 正常开通 关断 正常开通 关断 RJ32 RJ21 提供基准电压给 LM339 的 11 脚 10 脚由同步谐振电路分压得出 抑制 IGBT 的 C 极反压不得超过 1150V 当提锅或移锅时 IGBT 反压增大 当 接近 1150V 时 同步端使 LM339 的 10 脚电压高过 11 脚 13 脚输出低电平 然 后比较器一直在切换 从而维持电压不超过限压 保护 IGBT 不损坏 如图 7 1 所示 RJ34 RJ35 EC8 C8 R31 组成 PWM 控制电路 当 PWM 输出的脉冲宽度越宽 经过 EC8 平波后输出给 LM339 的 5 脚电压也越高 与 LM339 的 4 脚比较反转的 时间也越长 2 脚输出高电平时间也越长 进而控制 IGBT 驱动脉宽 达到控制 加热功率越大 反之越小 PWM 脉宽输出波形如图 7 1 的 D 点所示 正常电压上 当 PWN 调节最小时 当最小功率 800W 下不来时 原因是 D 点 的电压点太高了 导致 IGBT 的开通占空比无法调小 此时可以调小 R31 电阻来 实现 CPU 通过检测输出控制信号 1 反压电路 B 点给 LM339 正端设置一个基准电压 当 A 点 负端接收到谐 振波形时 与 B 点作比较 当比较谐振脉冲高于基准电压时 比较器反转 抑 制谐振电压不超过 1150V 这里用的 IGBT 耐压是 1200V 第 26 页 2 抑制反压后 如果锅具有抬锅 偏锅时 输出功率会有变化 根据电流取 样电路的电压值 调整 PWM 脉宽 3 CPU 通过控制 PWM 脉宽宽度 控制比较器的输出来控制 IGBT 的导通时间的 长短 结果控制了输出功率的大小 此电路异常易出现 爆机 检锅慢 检不到锅此电路异常易出现 爆机 检锅慢 检不到锅 八 炉面传感器与八 炉面传感器与 IGBTIGBT 热敏电阻取样电路热敏电阻取样电路 作用 侦测炉子上锅具内部的温度 检测散热片发热情况作用 侦测炉子上锅具内部的温度 检测散热片发热情况 炉面传感器 炉面加热锅具的温度透过微晶玻璃板传至紧贴在微晶玻璃板底部 的传感器 该传感器的阻值变化直接反映了锅具温度的变化 传感器与 RJ36 电 阻分压电压的变化反映了传感器的阻值变化 就反映出加热锅具的温度变化 IGBT 热敏电阻 该热敏电阻放在紧贴着 IGBT 的正面 用导热硅脂涂在它们之 间 并压在 PCB 板上 IGBT 产生的温度直接传到了热敏电阻上 热敏电阻与 RJ37 电阻分压点的变化反映了热敏电阻的阻值变化 直接反映出 IGBT 的温度 变化 CPU 通过检测两路 AD 值的变化作出指令控制 炉面传感器 1 定温控制 控制加热温度点 恒定加热物体温度恒定在设定的温度范围内 2 自动功能及火锅控制 利用探测温度及结合时间 控制锅具内部的温度 达 到最佳的烹煮效果 3 自动功能工作时 锅具温度是否高过设定温度 立即停止工作 并关机 4 锅具干烧时 立即停止工作 并关机 5 传感器开路或短路时 开机后发出不工作信号 开路需要 1 分钟后再判断 并报知故障信息 第 27 页 IGBT 传感器 1 当探测到 IGBT 结温 85 时 根据当前工作情况 升功率或降功率 或间隙 加热方式 让 IGBT 结温 85 如果在不正常情况下温升还继续升高 高于 110 则立即停止加热 并报知信息或不报知信息 而是每 4S 检测一下锅具 待温升下降到 60 又再次加热 循环工作 2 热敏电阻开路或短路时 开机后发出不工作信号 开路需要 1 分钟后再判 断 并报知故障信息 3 在关机状态下 如果 IGBT 温升高于 55 CPU 则控制风扇一直工作 直到 温度小于 45 后停止工作 第一次上电时不作判断处理 此电路异常易出现 炉面传感器失效 导致线盘过热烧线盘及此电路异常易出现 炉面传感器失效 导致线盘过热烧线盘及 爆机 无法达到正常的设定温度标准 爆机 无法达到正常的设定温度标准 IGBTIGBT 热敏电阻失效 无热敏电阻失效 无 法正常判断法正常判断 IGBTIGBT 温升 导致烧温升 导致烧 IGBTIGBT 九 风扇控制电路九 风扇控制电路 作用 排出炉内热气作用 排出炉内热气 将 IGBT 及整流桥紧贴在散热片上 利用风扇运转 通过电磁炉外壳上的进 出风口形成的气流将散热片上的热及线盘等零件工作时所产生的热 加热锅具 辐射进电磁炉内的热 及其它器件所散出的热排出炉外 降低炉内的环境温度 以稳定电磁炉正常工作 CPU 控制 FAN 端口输出高电平 使 Q3 三极管导通 18V 电压加在风扇两端经过 Q3 到地 使风扇运转 当 FAN 输出低电平时 Q3 截止 风扇停止工作 D22 是 开关二极管 作用是吸收 平波 起到保护三极管不被击穿 同时也让风扇工 作的更可靠 CPU 根据程序判断发出控制命令 1 结合炉面传感器与 IGBT 传感器取到的 AD 值 控制风扇工作 2 判断是否开机 风扇长转 3 判断是否有特殊要求控制风扇工作 第 28 页 此电路异常易出现 风扇长转 不转此电路异常易出现 风扇长转 不转 十 开关电源电路十 开关电源电路 作用 为电路工作提供可靠的作用 为电路工作提供可靠的 DC18VDC18V 及及 DC5VDC5V 电压 电压 AC220V 50 60Hz 电源电压通过全波整流后 脉动的直流电压经 EC7 平波 经变 压器初级加到低频放大管 NPN 13003 的 C 极及经过 R3 电阻加到三极管的 B 极 使变压器初级产生电流进而产生电压 当 Q8 导通后 经过 ACT30B 的 2 脚 DRV 给 1 脚电容 EC41 充电 当电容充到 5V 后 2 脚与 3 脚接通 EC41 放电 下降到 4 6V 后 2 脚与 3 脚断开 周而复始的工作 最后在三极管的 A 点产生 如图 10 1 的波形 ZD3 ZD4 D39 组成反馈电路 控制输出电压稳定在 18V 与 5V R60 C5 D20 构成 RCD 缓冲保护电路 用于抑制三极管关断后变压器产生过电 压 减小关断损坏三极管 组成吸收电路 当变压器在受到浪涌后 因本身具 有感应电动势及自身的漏感误差 使得与 Q8 相接的点电压会升高 通过吸收回 路 把高出部分电压又送回到电源上 第 29 页 D21 D23 是快速回恢二极管 经过前级的电路工作 变压器次级输出两路电压 一路 18V 电压提供给 LM339 及风扇等电路工作 另一路电压通过 78L05 的输 入端 输出端输出稳定的 5V 电压供 IC 工作 显示板 此电路异常易出现 过流保护 死机 爆机 上电无反应此电路异常易出现 过流保护 死机 爆机 上电无反应 电磁炉显示板原理图整体框图电磁炉显示板原理图整体框图 显示板分成显示板分成 3 大部分 大部分 11 显示控制部分 显示控制部分 1212 蜂鸣器驱动电路 蜂鸣器驱动电路 1313 微电脑主控芯片 微电脑主控芯片 ICIC 第 30 页 十一 显示控制部分十一 显示控制部分 作用 指示电磁炉各种工作功能 不同功率档位 各种故障判断 作用 指示电磁炉各种工作功能 不同功率档位 各种故障判断 通用 Q1 Q2 Q6 Q7 三极管及 164 的串联移位送数扫描来控制 LED 灯及数码 管的显示 扫描判断按键是否有否 CPU 通按按键指令输出命令 1 按键按下各种功能 CPU 相应输出指示 LED 灯及数码管显示定时时间或功 率档位 2 当电磁炉出现故障时 输出故障代码 并通过声电来通知用户 此电路异常易出现 显示不良 按键无效 此电路异常易出现 显示不良 按键无效 十二 蜂鸣器驱动电路十二 蜂鸣器驱动电路 作用 可做美音 即各种音调 也可以做成单调的声音 作用 可做美音 即各种音调 也可以做成单调的声音 单音调时 J1 跳线接上 R31 R32 R35 EC1 Q3 Q6 不接 BUZ 端口输出 8K 频率 美音声调 J1 跳线不接 MUISC 输出一段时间 给 EC1 电容充电后关断 BUZ 第 31 页 输出不同的频率 可以听出不同的音调 CPU 在故障或按键操作或功能完成时提醒用户 通过发出音响来与用户交流 此电路异常易出现 无声音此电路异常易出现 无声音 十三 微电脑主控芯片十三 微电脑主控芯片 ICIC 作用 电磁炉微电脑智能控制与模糊控制的灵魂 作用 电磁炉微电脑智能控制与模糊控制的灵魂 1 1 脚 脚 接地 2020 脚 脚 接 DC5V 1919 脚 脚 中断输入口 检测电路上各种干扰信号 保护 IGBT 在受到干扰后能及 时关闭 1818 脚 脚 启动电磁炉控制脚 不工作时为低电平 工作时为高电平 14 1714 17 脚 脚 为电压 电流 炉面传感器 IGBT 热敏电阻的 AD 模数转换端口 读出不同的 AD 值来控制电磁炉的工作状态 1313 脚 脚 PWM 输出脚 4 4 脚 脚 为内置复位电路 无需再外接电路 是做为单相无上拉输入端口 一般 用作判断是否有启动工作 从而判断是否有合适的锅具 是否进入 正常工作的判断 其它脚一般做为正常的 I O 端口 用作显示 判断按键 蜂鸣器 风扇控制端 口 此电路异常易出现 上电无反映 显示不正常 按键无反映此电路异常易出现 上电无反映 显示不正常 按键无反映 第五章第五章 电磁炉常见异常故障分析之电磁炉常见异常故障分析之 葵花宝典葵花宝典 1 1 电磁炉在加热 电磁炉在加热 30 6030 60 分钟功率就会下降分钟功率就会下降 50 100W 50 100W 第 32 页 电磁炉电路有没有 PWM 自动调节功率 若没有功率一定会下降 若有 PWM 自动调节功率还存在功率下降 可能存在以下几点问题 1 线圈盘表面离锅底太远导致 PWM 调满了 2 IGBT 高压峰值压得太低 或加热后取样电阻阻值发生变化 3 线圈盘 Q 值太低 2 2 电磁炉 电磁炉 IGBTIGBT 振荡频率与振荡频率与 L CL C 有关以外有关以外 还和哪几个因素有关还和哪几个因素有关 还有锅具材质及锅具距线盘的高度 还有其它因素吗 锅具离线圈盘最好为多高 11mm 10 5mm 11 5mm 之间 3 3 电磁炉一工作就发出吱吱的振荡声是怎么回事 电磁炉一工作就发出吱吱的振荡声是怎么回事 可能有以下几种情况 可能有以下几种情况 1 1 振荡频率过低 振荡频率过低 例如使用例如使用 430430 材料锅或锅底特薄都会引起 材料锅或锅底特薄都会引起 1 注一般情况下如 430 锅具加热时其频率低于 20KHz 2 锅具的材质经过长时间的使用产生变异 3 LC 配合参数有些偏移 A 线盘的磁芯断裂 B 线盘 Q 值偏低 C 绕线与 PBT 支架粘贴不牢 2 2 220V220V 整流滤波电容 整流滤波电容 5uF5uF 的容量过小 的容量过小 3 3 调制脉宽电平不稳定 调制脉宽电平不稳定 4 4 同步跟踪电路有问题 可能使振荡不同步 同步跟踪电路有问题 可能使振荡不同步 5 5 布板不合理也会引起 布板不合理也会引起 6 6 用线型变压器作电源变压器的材质变异 用线型变压器作电源变压器的材质变异 7 7 风扇叶片开裂 断裂 风扇驱动电路元件变质 风扇叶片开裂 断裂 风扇驱动电路元件变质 现的电磁炉技术发展比以前较成熟多了 但是有的厂家这种问题以极少数部分依然存在 现的电磁炉技术发展比以前较成熟多了 但是有的厂家这种问题以极少数部分依然存在 4 4 电磁炉对锅具的检测是怎样进行的 电磁炉对锅具的检测是怎样进行的 一般检测电流和脉冲个数 所谓检测电流就是让 IGBT 工作一段时间 一般取数十 mS 互感器便感应出电压来 在无 锅情况下 线圈盘能量消耗小 故互感器感应出电压也小 有锅时线圈盘能量消耗大 故 互感器感器消耗能量也大 互感器感应出电压也大 通能判断互感器感应的电压大小就可 以知道有没有锅 所谓检测脉搏冲个数 就是让 IGBT 工作一个数个 uS 即一个脉冲 线圈盘就和谐振电 容发生振荡 无锅时振荡时间长 有锅时线圈盘能量很快消耗完 故振荡也快 然后再能 过取样判断振荡的长短来决定有没有锅 5 5 电磁炉上电后烧 电磁炉上电后烧 IGBTIGBT 第 33 页 是一上电就烧 还是开机几秒钟烧 两者原因完全不同的 A 一开机就烧是什么原因 查同步跟踪电路部分 是这部分出了问题致使不同步故烧了 1 查查电阻是否变质 2 同步电压是否异常 正确是正端比负端高 0 2V 以上 B 一上电就烧是什么原因 上电烧一般是驱动 IGBT 电路输出个高电平 才把它烧坏 排除这样的故障一般是顺藤摸瓜啦 C 工作一段时间后被干掉是怎么回事 首先看是否 IGBT 过热未能保护引起 再看干扰保护是否太迟钝引起 6 6 电磁炉可以加热 但速度很慢 加热一段时间后就发出嘀嘀的报 电磁炉可以加热 但速度很慢 加热一段时间后就发出嘀嘀的报 警声 而且警声 而且 IGBT 发热异常 这是什么故障 发热异常 这是什么故障 驱动波形不正常 占空比过小 造成 IGBT 非零压时开关 从而发热严重 建议挂示波器看看波形 一般是什么因素会导致波形异常 出厂前厂家一定是做过检测 到市面上的一般是器件变值 老化影响 7 7 IGBTIGBT 工作在工作在 1800W1800W 其工作频率为多大其工作频率为多大 导通时间为多少导通时间为多少 线圈盘线圈盘 电感量为多大电感量为多大 振荡电容为多少振荡电容为多少 温度为多高才合适温度为多高才合适 电磁炉最佳工作频率在 20 30KHz 范围内 IGBT 性能现在已经最高达到了 150KHz 硬开关 以 上 和 MOSFET 基本相当 通常 IGBT 温度控制在 85 度左右 寿命控制在 10 年以上 比较保守 短 期结温控制在 110 度 线盘电感量现在各个厂家做的最多是 110UH 125uH 之间 配用 0 27uF 1200V 0 3uF 1200V 0 33uF 1200V 谐振电容几个参数 功率最大做到 2100W 极 少数做到 2200W 据单管实验 配 430 锅 做 2000W 时 锅放正中间 IGBT 工作在 25KHz 时 温度由壳内的 通道 风量及散热片大小决定 导通时间约为 23uS 占空比为 1 2 在相同的条件下 但在 28KHz 时工作温度为 85 度至 90 度 即谐振电路越小 频率越高 8 8 电磁炉线圈盘用的磁条 如何判断其好坏 电磁炉线圈盘用的磁条 如何判断其好坏 主要是材料的质量 虽然材料的质量和产生的频率没有什么影响 但是在一定的情况下会直接影响到频率的高低 会 产生不稳定的频率 很简单的例子 劣质的电磁路的噪音很大的因素与它有关 若给你两块 一块是好的 一块是差的 你是如何判断呢 使用什么仪器测量呢 可以测试它的磁导率 主要还是外观的检测 因为 磁快烧结后 材质轻微的好坏对磁导率的影响不是很大 但是价格相差很大 差的都是 好的筛选下来不用的 国内的大都是这样的 好的表面光滑 颗粒细致均匀 差的相反 测试磁导率的市场有的卖的 第 34 页 9 9 电磁炉不加热从哪入手排除故障 电磁炉不加热从哪入手排除故障 从以下一步一步试试 1 干扰原因造成 查查干扰电路是否有异常 2 上电延时保护电路故障 3 电源回路故障 4 电流检测电路故障 5 IGBT 驱动电路故障 6 检锅电路 1010 电磁炉通电按面板键无任何反应 如何排除电磁炉通电按面板键无任何反应 如何排除 1 上电时是否显示灯有指示 如果有 面板按键是否有问题 芯片管脚坏还是辅助芯片 坏 74HC164 损坏 2 上电时无任何反映 保险丝 整流桥 IGBT 压敏电阻等是否损坏 若 IGBT 整流 桥损坏则更换 检查传感器 散热器 线盘及其端子等之间是否有打火痕迹 机器内 部是否进过水 3 检测連接排线等接插件是否不良 再检查各组电源 5V 18V 是否正常 如不正常 开关电源损坏 1111 电磁炉晚间生产时 功率会压死 调可调电阻也调不上来 但 电磁炉晚间生产时 功率会压死 调可调电阻也调不上来 但 一到白天 又好了 咋回事呢 一到白天 又好了 咋回事呢 功率压死跟很多因素有关 先看看锅具是否那种特别差的 430 材质的要比 304 的低 再看反压电路上电阻是否变值 或反压值设计得太低 或线盘表面距离陶瓷表面太远 另一方面也要注意 可能晚上电网上干扰比较严重 引起反压波形上尖峰毛刺的出现 使反压电路提前动作从而引起功率下降 也可能 PWM 电路因电阻或设计原因 使 PWM 转换电压余量不够 当 5V 又偏低时引起 那间歇加热现象又跟那些因素有关呢 首先是否存在过强的电网干扰 在这种情况下属正常的电路保护 再是否在小功率状态下 例如 800W 以下 这也是正常的工作方式 另检查下是否干扰电路出现问题 当同步电路异常时也会出现 特别是在使用国产的 339 又当使用 304 锅 线盘距离陶瓷 板很近时有时就会出现 这种情况下就要对同步电路进行良好的滤波设计 那 IGBT 过热又跟那些因素有关呢 首先看使用哪种 IG