• 发布时间:2024-10-19 17:13:57•浏览次数:130
电磁炉凭借外表美观、热效率高、体积小、重量轻、安全环保、操作简洁等优点,被许多人称为“烹饪之神”和“绿色炉具”。目前,电磁炉在发达国家的家庭普及率已超过80%。随着我国人民生活水平的提高,以及对健康环保的认识越来越多,电磁炉必然会走进千家万户。
以美的SY191型电磁炉为例,该机由300V供电电路、主回路(L、C谐振回路)、驱动电路、电源电路、保护电路、操作与控制电路等构成,如图12-2所示。
1.市电变换电路
如图12-2所示,该机输入的市电电压通过高频滤波电容C1抑制高频干扰脉冲后,一路利用整流堆DB1桥式整流,L1和C2滤波,在C2两端产生300V左右的直流电压,为功率变换器(主回路)供电;另一路送到低压电源电路。市电输入回路的压敏电阻CNR1用于市电过压保护。
送到低压电源电路的市电电压首先通过电源变压器降压后,从它的2个次级绕组分别输出8V和16V(与市电电压高低有关)左右的交流电压。其中,8V交流电压通过D4~D7桥式整流,EC1、C4滤波产生11.2V左右的直流电压。该电压经三端稳压器U3(7805)稳压,EC2、C5滤波获得5V直流电压,为CPU、操作键电路、指示灯等供电;16V交流电压通过D8~D11桥式整流,EC7滤波产生23V左右的直流电压。该电压通过调整管Q5、18V稳压管Z2和电阻R32组成的线性稳压电源产生17.3V左右的直流电压(图标为18V),通过EC8、C13滤波后为功率管驱动电路、振荡器、风扇电机、保护电路等供电。
2.开机延迟电路
Q5的b极所接的Q6等元件组成的电路是开机延迟(通电延迟)电路。开机瞬间因EC6需要充电,充电过程使Q6的b极电位由低到高逐渐上升,使Q6在EC6充电初期导通,充电结束后截止,从而使Q6的e极电位由低逐渐升高到正常,致使Q5的e极输出的17.3V电压滞后于稳压器U3输出的5V电压,使功率管驱动电路开始工作的时间滞后于微处理器电路,从而避免了微处理器等电路未工作前,功率管的驱动电路已开始工作可能导致功率管损坏的现象,实现了开机通电延迟功能(即软启动功能)。
3.系统控制电路
如图11-所示,该机的系统控制电路由微处理器TMP86C807M/N为核心构成。
(1)微处理器TMP86C807M/N的实用资料
微处理器TM86C807MN的引脚功能如表12-1所示。
(2)微处理器工作条件
供电:低压电源输出的5V电压加到微处理器U1(TMP86C807M/N)供电端[5]脚,为U1内部电路供电。
复位:开机瞬间5V电源电压在滤波电容的作用下是从0V逐渐升高到5V的,当该电压低于3.3V时,Q11截止,U1的复位信号输入端[8]脚输入低电平复位信号,使U1内部的存储器、寄存器等电路开始复位,当5V电源超过3.3V后,Q11导通,由它的c极输出高电平电压加到U1[8]脚,U1内部电路复位结束开始工作。
时钟信号:U1获得供电后,它内部的振荡器开始工作,与[2]、[3]脚外接的晶振XL200通过振荡产生时钟信号。
(3)待机控制
U1获得以上3个基本工作条件后输出自检脉冲,确认电路正常后进入待机状态。待机期间,U1[24]脚输出的功率管使能控制信号为低电平。该低电平通过D17使比较器U2D[11]脚为低电平,于是U2D的输出端[13]脚电位变为低电平,使驱动电路的Q8导通、Q9截止,功率管IGBT1截止,该机处于待机状态。
4.开机与锅具检测电路
电磁炉在待机期间,按下“开/关”键后,微处理器U1从存储器内调出软件设置的默认工作状态数据,控制面板上的显示屏、指示灯显示电磁炉的工作状态,由[24]脚输出的功率管使能控制信号变为高电平,使二极管D17截止,解除对功率管驱动电路的关闭控制,同时通过C9加到同步、振荡电路的比较器U2C(LM339)的反相输入端[8]脚,使U2C[14]脚为低电平,致使C11短时间放电。随后U1通过PAN端子[18]脚输出启动脉冲。该脉冲通过C11耦合到U2D[10]脚,经U2D比较放大后从它的[13]脚输出,再通过Q9、Q8推挽放大,经R13限流后驱动功率管IGBT1导通。IGBT1导通后,线盘和谐振电容C3进入电压谐振状态。主回路工作后,市电输入回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组后,通过C6抑制干扰脉冲,再通过R2和可调电阻VER进行限压,利用D20~D23组成整流堆进行整流产生取样电压。该电压通过R59和R21取样,再通过EC5滤波产生直流取样电压CUR,加到U1[27]脚。同时,由于主回路工作后,C3左端产生的脉冲电压通过R23、R26取样后加到U2C[8]脚,它右端产生的脉冲通过R24、R27加到U2C[9]脚,于是U2C[14]脚便可输出PAN脉冲,该脉冲加到U1的[18]脚。
当炉面上放置了合适的锅具时,因有负载,流过功率管的电流增大,电流检测电路产生的取样电压CUR较高。该电压被U1检测后,U1的PWM端子[22]脚输出的功率调整信号的占空比增大,使功率管导通时间延长,所以主回路的工作频率降低,此时U2C输出的PAN脉冲在单位时间内降低到3~8个,该频率变化被U1检测后判断炉面已放置了合适的锅具,于是控制PWM端输出可调整的功率调整信号,电磁炉进入加热状态。反之,判断炉面未放置锅具或放置的锅具不合适时,控制电磁炉停止加热,U1[17]脚输出报警信号,该信号通过Q2放大后使蜂鸣器BZ1鸣叫报警,同时U1还控制显示屏显示故障代码“E0”,提醒用户未放置锅具或放置的锅具不合适。
5.同步控制、振荡电路
该机同步控制、振荡电路由主回路脉冲取样电路、比较器U2C(LM339)、定时电容C11和定时电阻等构成。
线盘左端电压通过R23、R26取样产生的取样电压加到比较器U2C的反相输入端[8]脚,同时它右端产生的电压通过R24、R27~R29取样产生的取样电压加到U2C同相输入端[9]脚。开机后,CPU输出的启动脉冲(检测脉冲)通过驱动电路放大,使功率管IGBT1导通,线盘产生左正、右负的电动势,使U2C[8]脚电位高于它的[9]脚电位,经U2C比较后使它的[14]脚输出低电平,致使U2D[10]脚输入的低电平电压低于U2D[11]脚输入的直流电压(功率调整电压),于是U2D[13]脚输出高电平电压,使Q9导通、Q8截止,从Q9的e极输出的电压通过R43、R13限流使IGBT1继续导通,同时5V电压通过R31、C11和U2C[14]脚内部电路构成的充电回路为C11充电。当C11右端电位高于U2D[11]脚电位后,U2D1[13]脚输出低电平电压,Q9截止、Q8导通,通过R13使IGBT1迅速截止,流过线盘的导通电流消失。于是线盘通过自感产生右正、左负的电动势,使U2C[9]脚电位高于[8]脚电位,致使U2C[14]脚输出高电平。该电平通过C11使U2D[10]脚电位高于[11]脚电位,确保IGBT1截止。随后,无论线盘对谐振电容C3充电期间,还是C3对线盘放电期间,线盘的右端电位都会高于左端电位,IGBT1都不会导通。因此,只有线盘通过C2、IGBT1内的阻尼管放电期间,U2C[8]脚电位高于[9]脚电位,使U2C[14]脚电位变为低电平,由于电容两端电压不能突变,所以C11两端电压通过D16、R30构成的回路放电。当线盘通过阻尼管放电结束,并且C11通过D16、R30放电使U2D[10]脚电位低于[11]脚电位后,U2D的[13]脚再次输出高电平电压,通过驱动电路放大后使功率管IGBT1再次导通,从而实现同步控制。因此,该电路不仅实现了功率管的零电压开关控制,而且为PWM电路提供了锯齿波脉冲。该脉冲由C11通过充放电产生。
提示 由于C11不仅充电需要采用5V电压通过电阻完成,而且放电也需要通过5V电源构成的回路,所以会对锯齿波产生一些不良影响,增加了功率管的故障率。
6.功率调整电路
该机的功率调整电路由微处理器U1和PWM比较器U2D(LM339)等构成。需要增大输出功率时,微处理器U1[22]脚输出的功率调整信号PWM的占空比增大,通过R36、EC9和C14平滑滤波产生的直流控制电压升高。该电压通过R41加到比较器U2D的同相输入端[11]脚,而U2D的反相输入端[10]脚输入的是锯齿波信号,于是U2D[13]脚输出激励脉冲的高电平时间延长。通过Q8、Q9推挽放大后,使功率管IGBT1导通时间延长,为线盘提供的能量增加,功率增大,加热温度升高。反之,当U1[22]脚输出的功率调整信号占空比减小时,电磁炉的输出功率减小,加热温度低。
7.风扇散热系统
开机后,微处理器U1的风扇控制端[23]脚输出的风扇控制信号为高电平,通过R49限流,再通过Q10放大,驱动风扇电机旋转,对散热片进行强制散热,以免功率管、整流堆过热损坏。
D18是用于保护Q10的钳位二极管。Q10截止后,电机绕组将在Q10的c极上产生较高的反峰电压,该电压通过D18泄放到18V电源电路中,避免了Q10过压损坏。
8.保护电路
该机为了防止功率管因过压、过流、过热等原因损坏,设置了多种保护电路。保护电路通过两种方式来实现保护功能:一种是通过PWM电路切断激励脉冲输出,使功率管停止工作;另一种是通过CPU控制功率调整信号的占空比为0,使功率管截止。
(1)浪涌保护电路
该保护电路由取样电路和比较器U2A(LM339)为核心构成。5V电压通过构成的R22、R52取样电路取样后产生3.5V左右的参考电压,加到U2A的同相输入端[5]脚,同时市电电压通过整流管D1、D2全波整流产生的电压通过R34、R33、R45分压后,再通过D14加到U2A的反相输入端[4]脚。当市电电压没有干扰脉冲时,U2A[5]脚电位高于[4]脚电位,于是U2A[2]脚内部电路为开路状态,D19截止,不影响U2D[11]脚电位,电磁炉正常工作。一旦市电窜入干扰脉冲,D1、D2整流后的电压内叠加了大量尖峰脉冲,通过取样使U2A[4]脚电位超过[5]脚电位,于是U2A[2]脚内部电路导通,通过D19将U2D[11]脚电位钳位到低电平,于是U2D[13]脚输出的激励电压占空比降为0,功率管IGBT1截止,避免了过压损坏。待市电的干扰脉冲消失后,U2A[2]脚电位变为高电平,使D19截止,电路恢复正常工作。
D13是防止取样电压过高而设置的钳位二极管,确保C22两端电压不超过5.5V。C28和R6是为了防止该电路在开机瞬间误动作而设置的加速电路,因C28在开机瞬间需要充电,充电电流使U2A[2]脚电位为高电平,确保PWM电路在开机瞬间能够正常工作。
(2)功率管c极过压保护
该保护电路由取样电路和比较器U2B(LM339)为核心构成。5V电压通过R39、R35构成的取样电路取样后产生4.1V左右的参考电压加到U2B的同相输入端[7]脚,同时功率管IGBT1的c极产生的反峰电压通过R24、R27~R29分压后加到U2B的反相输入端[6]脚。当IGBT1的c极产生的反峰电压在正常范围内时,U2B[6]脚的电位低于[7]脚电位,于是U2B[1]脚内部电路为开路状态,不影响U2D的[11]脚电位,电磁炉正常工作。一旦IGBT1的c极产生的反峰电压过高时,通过取样使U2B[6]脚电位超过[7]脚电位,于是U2B[1]脚内部电路导通,通过R40将U2D[11]脚电位钳位到低电平,于是U2D[13]脚输出的激励电压占空比降为0,IGBT1截止,避免了过压损坏。待IGBT1的c极的反峰电压恢复正常后,U2B[6]脚电位低于[7]脚电位,U2B的[1]脚内部恢复开路,IGBT1又重新进入工作状态。
(3)市电异常保护
该保护电路由整流电路、取样电路和CPU构成。220V市电电压通过D1、D2全波整流产生脉动电压,再通过R14、R15取样,利用EC3滤波产生市电取样电压VOL并加到微处理器U1[28]脚。当市电电压高于260V或低于160V时,相应升高或降低的VOL信号被U1检测后,判断市电异常,输出停止加热的控制信号,电磁炉停止工作,避免了功率管等元件因市电异常而损坏。同时,驱动蜂鸣器报警,控制显示屏显示故障代码,提醒用户该机进入市电异常保护状态。
市电低时显示的故障代码为“E7”,市电高时显示的故障代码为“E8”。
(4)炉面过热保护
负温度系数热敏电阻RT1(笔者加注)紧贴在炉面下面,它通过连接器接到系统控制电路,一端接5V供电,另一端接到微处理器U1的TMAIN信号输入端[25]脚。U1通过监测[25]脚电压的变化情况,对炉面温度进行判断。当炉面的温度高于220℃时,RT1的阻值急剧减小,5V电压通过RT1与R47分压后的电压升高。该电压变化通过EC11滤波后加到U1[25]脚,被U1检测后判断炉面温度过高,输出停止加热信号,功率管停止工作,同时驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E3”,提醒用户该机进入炉面温度过高保护状态。
提示 由于热敏电阻RT1损坏后就不能实现炉面温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT1异常检测功能。
若连接器、RT1开路或EC11击穿,使UI[25]脚输入的电压为0,U1则判断RT1开路,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E1”,提醒该机的炉面温度传感器开路;若RT1击穿,使UI[25]脚输入的电压为高电平,U1则判断RT1击穿,不仅不输出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E2”,提醒该机的炉面温度传感器击穿。
(5)功率管过热保护
负温度系数热敏电阻RT2(笔者加注)紧贴在IGBT的散热片上,它通过连接器接到系统控制电路,再通过EC10滤波后,接到微处理器U1的TIGBT信号输入端[26]脚。当功率管的散热片的温度高于85℃时,RT2的阻值减小,使U1[26]脚输入的电压升高。该电压被U1检测后判断散热片温度过高,U1则减小功率调整信号的占空比,使功率管导通时间缩短,电流下降,将功率管的工作温度限制在85℃以内;当散热片的温度因风扇异常等原因而高于95℃时,RT2的阻值进一步减小,U1[26]脚输入的电压进一步升高。该电压被U1检测后判断功率管过热,U1立即输出停止加热信号,使功率管停止工作,以免功率管过热损坏,同时驱动蜂鸣器发出警报声,并控制显示屏显示“E6”的故障代码,提醒用户该机进入功率管过热保护状态。
提示 由于热敏电阻RT2损坏后就不能实现功率管温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT2异常检测功能。
当热敏电阻RT2开路或滤波电容EC10短路时,U1[26]脚无电压输入,被U1识别后不仅不输出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E4”,提醒该机的功率管温度检测电阻开路;当热敏电阻RT2击穿时,U1[26]脚输入高电平信号,该信号被U1识别后不仅不能输出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E5”,提醒用户该机的功率管温度检测电阻击穿。当热敏电阻RT2失效被U1识别后,该机不能加热,并且显示屏显示故障代码“ED”,表明该机的功率管温度检测电阻失效。
9.常见故障检修
(1)整机不工作
该故障确认有正常的市电电压输入后,可根据熔断器是否熔断进行检修,熔断器熔断故障检修流程如图12-3所示,熔断器正常故障检修流程如图12-4所示。
(2)显示故障代码E0,保护性关机
该故障主要是300V供电、低压电源、电流控制电路、驱动电路、浪涌保护电路等相关电路异常,不能形成锅具检测信号所致,检修流程如图12-5所示。
提示 许多资料保护性关机故障是按照开机复位来介绍的,这是错误的。因为开机复位是指CPU电路在开机瞬间清零复位。
(3)显示故障代码E1、E2或E3,保护性关机
该故障说明锅具干烧、炉面温度检测电路异常或CPU损坏,检修流程如图12-6所示。
(4)显示故障代码E4或E5,保护性关机
该故障说明功率管温度检测系统或CPU异常使功率管温度异常保护电路动作,或功率管温度检测电路误动作,检修流程如图12-7所示。
(5)显示故障代码E6,保护关机
该故障说明300V供电、低压电源、同步控制电路、电流控制电路、驱动电路等异常使功率管过热,引起功率管过热保护电路动作所致,或功率管温度检测电路异常使过热保护电路误动作,检修流程如图12-8所示。
(6)显示故障代码E7,保护性关机
该故障说明该机进入市电电压低保护状态。主要原因有2个:一个是市电电压低或供电线路、插座系统故障引起市电异常保护电路动作;第二个是市电取样电路故障引起保护电路误动作,检修流程如图12-9所示。
(7)显示故障代码E8,保护性关机
该故障说明市电电压高、市电检测电路或CPU异常,检修流程如图12-10所示。
(8)加热温度低(功率不足)
该故障主要是由于300V供电、主回路、低压电源、电流控制电路、功率调整电路、驱动电路、保护电路等异常,导致线盘产生的磁场强度不足所致,检修流程如图12-11所示。
提示 能检锅,但不能加热的故障也可参考该流程进行检修。
以奔腾采用“迅磁”小板构成的电磁炉为例,电路如图12-12所示。
1.电源电路
该机的电源电路是由新型绿色电源模块VIPER12A(IC1)为核心构成的并联型开关电源。VIPER12A的内部构成如图12-13所示,它的引脚功能和电压数据如表12-2所示。
提示 部分电磁炉采用VIPER12A构成的是串联型开关电源,所以它的[1]、[2]脚并未直接接地,而是接在18V供电的续流二极管(整流管)的负极上,所以它的[1]、[2]脚电位为18V,这样它的[4]脚电位为40V左右。
(1)300V供电
该机通上市电电压后,市电电压经保险管F1输入到主板,利用高频滤波电容C1滤除高频干扰脉冲,经整流堆桥式整流产生的电压一路为开关电源供电;另一路通过扼流圈L1、电容C15、滤波后,为功率变换器(主回路)供电。市电输入回路的压敏电阻ZMR1用于市电过压保护。
(2)功率变换
整流堆输出的电压通过D10输入到开关电源,由滤波电容C11滤波产生300V电压。该电压通过开关变压器T1的初级绕组加到IC1(VIPER12A)的[5]~[8]脚,不仅为它内部的开关管供电,而且通过高压电流源对[4]脚外接的滤波电容C6充电。当C6两端建立的电压达到14.5V后,IC1内的60㎑调制控制器等电路开始工作,由该电路产生的激励脉冲使开关管工作在开关状态。
开关电源工作后,T1的次级绕组输出的脉冲电压通过整流、滤波便获得直流电压:通过D1整流,C3滤波产生20V电压,该电压不仅通过R6、D4加到IC1[4]脚,取代启动电路为它供电,而且为功率管的驱动电路、风扇电机等电路供电;通过D2整流,C4滤波产生5V电压,为芯片IC3(HT46R12)、蜂鸣器、温度取样等电路供电。
为了防止IC1内的开关管在截止瞬间被过高的反峰电压击穿,本电路在开关变压器T1的初级绕组两端设置了R5、D3和C5组成了尖峰脉冲吸收回路。
(3)稳压控制
当市电电压升高或负载变轻引起开关电源输出电压升高时,滤波电容C46两端升高的电压通过R9、R10取样的电压超过2.5V,再经IC2放大后,使Q1导通加强,从它c极输出的电压升高,通过R8为IC1[3]脚提供的误差电压升高,被IC1内部电路处理后,使开关管导通时间缩短,开关变压器T1存储的能量下降,开关电源输出电压下降到正常值,反之,稳压控制过程相反。因此,通过该电路的控制确保开关电源输出电压的稳定。
表12-2 VIPER12A的引脚功能和电压数据
(4)欠压保护
当C6漏电使IC1[4]脚在开机瞬间不能建立14.5V以上的电压时,IC1内部的电路不能启动;若R6、D4、D3开路或T1异常为IC1提供启动后的工作电压低于8V时,IC1内的欠压保护电路动作,避免了开关管因激励不足而损坏。另外,IC1还具有过压和过流保护电路。
2.专用芯片HT46R12的简介
专用芯片HT46R12不仅具有完善的控制功能,还能产生功率管激励脉冲。
(1)HT46R12的引脚功能
专用芯片HT46R12的引脚功能如表12-3所示。
(2)芯片启动
低压电源输出的5V电压加到芯片IC3(HT46R12)[16]脚,为它供电。IC3获得供电后,它内部的振荡器与外接的晶振XTAL1通过振荡产生8MHz时钟信号。随后IC3在内部复位电路的作用下开始工作,并输出自检脉冲,确认电路正常后进入待机状态。待机期间,IC3[14]脚输出功率管激励信号为低电平,使推挽放大器的Q4导通、Q3截止,功率管IGBT截止。
3.锅具检测电路
电磁炉在待机期间,按下“开/关”键后,IC3内的CPU从存储器内调出软件设置的默认工作状态数据,控制操作显示屏显示电磁炉的工作状态,由[14]脚输出的启动脉冲通过Q3、Q4推挽放大,利用R33限流使功率管IGBT导通。IGBT导通后,线盘和谐振电容C16产生电压谐振。主回路工作后,市电输入回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组,通过C10、R15抑制干扰脉冲,通过D5半波整流,再通过R2和R4取样产生取样电压CURRENT,加到IC3的[5]脚。当炉面上放置了合适的锅具时,因有负载使流过功率管的电流增大,电流检测电路产生的取样电压CURRENT较高。该电压被IC3检测后,判断炉面已放置了合适的锅具,控制电磁炉进入加热状态。反之,判断炉面未放置锅具或放置的锅具不合适,控制电磁炉停止加热,IC3[3]脚输出报警信号,驱动蜂鸣器BUZZER1鸣叫报警,提醒用户未放置锅具或放置的锅具不合适。
4.同步控制电路
该机同步控制电路由主回路脉冲取样电路、芯片IC3和取样电路等构成。线盘右端电压通过R35~R41、R43、R44取样产生取样电压SYN-A,加到IC3(HT46R12)的[8]脚,它左端电压通过R26~R28取样产生的取样电压SYN-B,加到IC3的[4]脚。IC3通过对[4]、[8]脚输入的脉冲进行判断,确保线盘对谐振电容C16充电期间,以及C16对线盘放电期间,[14]脚均输出低电平脉冲,使功率管IGBT截止。只有线盘通过C15、功率管内的阻尼管放电结束后,IC3的[14]脚才能输出高电平电压,该电压通过驱动电路放大后使功率管IGBT再次导通。因此,通过同步控制实现了功率管的零电压开关控制。
5.电流自动调整电路
该机的电流自动调整电路由电流取样电路、IC3内的CPU为核心构成。主回路工作后,市电输入回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组后,通过C10、R15抑制干扰脉冲,通过D5半波整流,再通过R2和R4取样产生取样电压CURRENT,加到IC3[5]脚。若主回路的电流较大,CT1输出电压升高,CURRENT增大。CURRENT被CPU检测后,IC3使功率调整信号的占空比减小,功率管导通时间缩短,主回路的电流减小。反之控制过程相反,从而实现了电流的自动调整。
6.风扇散热系统
开机后,IC3[6]脚输出的风扇控制信号FAN为高电平,通过R13限流使驱动管Q2导通,风扇电机的绕组得到供电,于是风扇电机开始旋转,对散热片进行强制散热,以免功率管、整流堆过热损坏。
7.保护电路
该机为了防止功率管因过压、过流、过热等原因损坏,设置了多种保护电路。保护电路通过两种方式来实现保护功能:一种是通过PWM电路切断激励脉冲输出,使功率管停止工作;另一种是通过CPU控制功率调整信号的占空比,也同样使功率管截止。
(1)功率管c极过压保护电路
功率管c极电压通过R34、R37、R39、R40、R43取样后产生取样电IG-OV,通过隔离二极管D15加到芯片IC3[13]脚。当功率管c极产生的反峰电压在正常范围内时,IC3[13]脚输入的电压也在正常范围内,IC3[14]脚输出正常的激励脉冲,电磁炉正常工作。一旦功率管c极产生的反峰电压过高,通过取样使IC3[13]脚输入的电压达到保护电路动作的阈值时,IC3内的保护电路动作,使它的[14]脚不再输出激励脉冲,功率管截止,避免了过压损坏。
(2)市电检测电路
市电电压通过D8、D9全波整流产生脉动电压,再通过R19、R20、R24取样产生市电取样电压SYS_V,该电压加到微处理器IC3[2]脚。当市电电压过高或过低时,相应升高或降低的SYS_V信号被IC3检测后,IC3判断市电异常不再输出激励脉冲,功率管截止,避免了功率管等元件因市电异常而损坏。同时,驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码,提醒用户该机进入市电异常保护状态。
(3)浪涌保护电路
市电电压通过整流管D8、D9全波整流产生的电压通过R17、R18、R22取样,再通过C12滤波产生取样电压line OV,该电压通过D14加到IC3[13]脚。当市电电压没有干扰脉冲时,IC3[13]脚输入的电压较低,不影响IC3输出的激励脉冲,电磁炉正常工作。一旦市电窜入干扰脉冲,IC3[13]脚输入的电压升高,该电压被IC3检测后判断浪涌电压过高,使[14]脚不再输出激励脉冲,功率管截止,避免了过压损坏。D11是防止取样电压过高而设置的钳位二极管,确保IC3[13]脚电位不超过5.5V。
(4)过流保护电路
主回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组后,通过C10、R15抑制干扰脉冲,D5半波整流,再通过可调电阻VR1和R3取样产生取样电压OC。OC通过D16加到IC3[13]脚。若主回路的电流较大,CT1输出的电压升高,OC电压增大,被IC3检测后判断主回路过流,切断[14]脚输出的激励脉冲,功率管截止,避免了过流损坏。
提示 VR1是用于设置最大取样电流的可调电阻,调整它就可改变输入到IC3[13]脚的取样电压OC的高低,实现过流保护启控点的设置。
(5)炉面过热保护电路
负温度系数热敏电阻RT2紧贴在炉面下面,它与R31分压产生的检测信号PAN_T加到IC3[19]脚,送给IC3内部的CPU进行检测。当炉面的温度高于220℃时,RT2的阻值急剧减小,5V电压通过RT2与R31分压后使检测信号PAN_T的电压升高,被IC3检测后判断炉面温度过高,输出停止加热信号,同时驱动蜂鸣器BUZZER报警,并控制显示屏显示故障代码E7,提醒用户该机进入炉面温度过热保护状态。
提示 由于热敏电阻RT2损坏后就不能实现炉面温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT2异常检测功能。
若RT2开路或C13击穿使检测信号PAN_T为低电平,IC3则判断RT2开路,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E1”,提醒该机的炉面温度传感器开路;若RT2击穿或R31开路,使IC3输入的PAN_T电压为高电平,IC3则判断RT2击穿,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E2”,提醒该机的炉面温度传感器击穿。
(6)功率管过热保护电路
负温度系数热敏电阻RT1紧贴在功率管、整流堆的散热片上,它与R32取样后产生检测信号IGBT_T送到IC3[24]脚,送给IC3内部的CPU进行检测。当散热片的温度高于85℃时,RT1的阻值急剧减小,5V电压通过RT1和R32分压使检测信号IGBT_T的电压升高,被CPU检测后减小功率调整信号的占空比,使功率管导通时间缩短,电流下降,将功率管的工作温度限制在85℃以内;当散热片的温度高于95℃时,IGBT_T电压进一步升高,被CPU检测后立即输出停止加热的控制信号,使功率管停止工作,同时驱动蜂鸣器发出警报声,并让显示屏显示“E4”的故障代码,提醒用户该机进入功率管过热保护状态。
提示 由于热敏电阻RT1损坏后就不能实现功率管温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT1异常检测功能。
若RT1开路或C14击穿使检测信号IGBT_T为低电平,被IC3检测后判断RT1开路,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E3”,提醒该机的炉面温度传感器开路;若RT1击穿或R32开路使IGBT_T电压为高电平,被IC3检测后判断RT1击穿,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E4”,提醒用户该机的炉面温度传感器击穿。
8.常见故障检修
该机的电源电路检修方法可参考美的SY191型电磁炉。而其他故障由于电路元件较少,比较好检修。在确认外接元件正常后,可代换检查芯片HT46R12。
电磁炉凭借外表美观、热效率高、体积小、重量轻、安全环保、操作简洁等优点,被许多人称为“烹饪之神”和“绿色炉具”。目前,电磁炉在发达国家的家庭普及率已超过80%。随着我国人民生活水平的提高,以及对健康环保的认识越来越多,电磁炉必然会走进千家万户。
以美的SY191型电磁炉为例,该机由300V供电电路、主回路(L、C谐振回路)、驱动电路、电源电路、保护电路、操作与控制电路等构成,如图12-2所示。
1.市电变换电路
如图12-2所示,该机输入的市电电压通过高频滤波电容C1抑制高频干扰脉冲后,一路利用整流堆DB1桥式整流,L1和C2滤波,在C2两端产生300V左右的直流电压,为功率变换器(主回路)供电;另一路送到低压电源电路。市电输入回路的压敏电阻CNR1用于市电过压保护。
送到低压电源电路的市电电压首先通过电源变压器降压后,从它的2个次级绕组分别输出8V和16V(与市电电压高低有关)左右的交流电压。其中,8V交流电压通过D4~D7桥式整流,EC1、C4滤波产生11.2V左右的直流电压。该电压经三端稳压器U3(7805)稳压,EC2、C5滤波获得5V直流电压,为CPU、操作键电路、指示灯等供电;16V交流电压通过D8~D11桥式整流,EC7滤波产生23V左右的直流电压。该电压通过调整管Q5、18V稳压管Z2和电阻R32组成的线性稳压电源产生17.3V左右的直流电压(图标为18V),通过EC8、C13滤波后为功率管驱动电路、振荡器、风扇电机、保护电路等供电。
2.开机延迟电路
Q5的b极所接的Q6等元件组成的电路是开机延迟(通电延迟)电路。开机瞬间因EC6需要充电,充电过程使Q6的b极电位由低到高逐渐上升,使Q6在EC6充电初期导通,充电结束后截止,从而使Q6的e极电位由低逐渐升高到正常,致使Q5的e极输出的17.3V电压滞后于稳压器U3输出的5V电压,使功率管驱动电路开始工作的时间滞后于微处理器电路,从而避免了微处理器等电路未工作前,功率管的驱动电路已开始工作可能导致功率管损坏的现象,实现了开机通电延迟功能(即软启动功能)。
3.系统控制电路
如图11-所示,该机的系统控制电路由微处理器TMP86C807M/N为核心构成。
(1)微处理器TMP86C807M/N的实用资料
微处理器TM86C807MN的引脚功能如表12-1所示。
(2)微处理器工作条件
供电:低压电源输出的5V电压加到微处理器U1(TMP86C807M/N)供电端[5]脚,为U1内部电路供电。
复位:开机瞬间5V电源电压在滤波电容的作用下是从0V逐渐升高到5V的,当该电压低于3.3V时,Q11截止,U1的复位信号输入端[8]脚输入低电平复位信号,使U1内部的存储器、寄存器等电路开始复位,当5V电源超过3.3V后,Q11导通,由它的c极输出高电平电压加到U1[8]脚,U1内部电路复位结束开始工作。
时钟信号:U1获得供电后,它内部的振荡器开始工作,与[2]、[3]脚外接的晶振XL200通过振荡产生时钟信号。
(3)待机控制
U1获得以上3个基本工作条件后输出自检脉冲,确认电路正常后进入待机状态。待机期间,U1[24]脚输出的功率管使能控制信号为低电平。该低电平通过D17使比较器U2D[11]脚为低电平,于是U2D的输出端[13]脚电位变为低电平,使驱动电路的Q8导通、Q9截止,功率管IGBT1截止,该机处于待机状态。
4.开机与锅具检测电路
电磁炉在待机期间,按下“开/关”键后,微处理器U1从存储器内调出软件设置的默认工作状态数据,控制面板上的显示屏、指示灯显示电磁炉的工作状态,由[24]脚输出的功率管使能控制信号变为高电平,使二极管D17截止,解除对功率管驱动电路的关闭控制,同时通过C9加到同步、振荡电路的比较器U2C(LM339)的反相输入端[8]脚,使U2C[14]脚为低电平,致使C11短时间放电。随后U1通过PAN端子[18]脚输出启动脉冲。该脉冲通过C11耦合到U2D[10]脚,经U2D比较放大后从它的[13]脚输出,再通过Q9、Q8推挽放大,经R13限流后驱动功率管IGBT1导通。IGBT1导通后,线盘和谐振电容C3进入电压谐振状态。主回路工作后,市电输入回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组后,通过C6抑制干扰脉冲,再通过R2和可调电阻VER进行限压,利用D20~D23组成整流堆进行整流产生取样电压。该电压通过R59和R21取样,再通过EC5滤波产生直流取样电压CUR,加到U1[27]脚。同时,由于主回路工作后,C3左端产生的脉冲电压通过R23、R26取样后加到U2C[8]脚,它右端产生的脉冲通过R24、R27加到U2C[9]脚,于是U2C[14]脚便可输出PAN脉冲,该脉冲加到U1的[18]脚。
当炉面上放置了合适的锅具时,因有负载,流过功率管的电流增大,电流检测电路产生的取样电压CUR较高。该电压被U1检测后,U1的PWM端子[22]脚输出的功率调整信号的占空比增大,使功率管导通时间延长,所以主回路的工作频率降低,此时U2C输出的PAN脉冲在单位时间内降低到3~8个,该频率变化被U1检测后判断炉面已放置了合适的锅具,于是控制PWM端输出可调整的功率调整信号,电磁炉进入加热状态。反之,判断炉面未放置锅具或放置的锅具不合适时,控制电磁炉停止加热,U1[17]脚输出报警信号,该信号通过Q2放大后使蜂鸣器BZ1鸣叫报警,同时U1还控制显示屏显示故障代码“E0”,提醒用户未放置锅具或放置的锅具不合适。
5.同步控制、振荡电路
该机同步控制、振荡电路由主回路脉冲取样电路、比较器U2C(LM339)、定时电容C11和定时电阻等构成。
线盘左端电压通过R23、R26取样产生的取样电压加到比较器U2C的反相输入端[8]脚,同时它右端产生的电压通过R24、R27~R29取样产生的取样电压加到U2C同相输入端[9]脚。开机后,CPU输出的启动脉冲(检测脉冲)通过驱动电路放大,使功率管IGBT1导通,线盘产生左正、右负的电动势,使U2C[8]脚电位高于它的[9]脚电位,经U2C比较后使它的[14]脚输出低电平,致使U2D[10]脚输入的低电平电压低于U2D[11]脚输入的直流电压(功率调整电压),于是U2D[13]脚输出高电平电压,使Q9导通、Q8截止,从Q9的e极输出的电压通过R43、R13限流使IGBT1继续导通,同时5V电压通过R31、C11和U2C[14]脚内部电路构成的充电回路为C11充电。当C11右端电位高于U2D[11]脚电位后,U2D1[13]脚输出低电平电压,Q9截止、Q8导通,通过R13使IGBT1迅速截止,流过线盘的导通电流消失。于是线盘通过自感产生右正、左负的电动势,使U2C[9]脚电位高于[8]脚电位,致使U2C[14]脚输出高电平。该电平通过C11使U2D[10]脚电位高于[11]脚电位,确保IGBT1截止。随后,无论线盘对谐振电容C3充电期间,还是C3对线盘放电期间,线盘的右端电位都会高于左端电位,IGBT1都不会导通。因此,只有线盘通过C2、IGBT1内的阻尼管放电期间,U2C[8]脚电位高于[9]脚电位,使U2C[14]脚电位变为低电平,由于电容两端电压不能突变,所以C11两端电压通过D16、R30构成的回路放电。当线盘通过阻尼管放电结束,并且C11通过D16、R30放电使U2D[10]脚电位低于[11]脚电位后,U2D的[13]脚再次输出高电平电压,通过驱动电路放大后使功率管IGBT1再次导通,从而实现同步控制。因此,该电路不仅实现了功率管的零电压开关控制,而且为PWM电路提供了锯齿波脉冲。该脉冲由C11通过充放电产生。
提示 由于C11不仅充电需要采用5V电压通过电阻完成,而且放电也需要通过5V电源构成的回路,所以会对锯齿波产生一些不良影响,增加了功率管的故障率。
6.功率调整电路
该机的功率调整电路由微处理器U1和PWM比较器U2D(LM339)等构成。需要增大输出功率时,微处理器U1[22]脚输出的功率调整信号PWM的占空比增大,通过R36、EC9和C14平滑滤波产生的直流控制电压升高。该电压通过R41加到比较器U2D的同相输入端[11]脚,而U2D的反相输入端[10]脚输入的是锯齿波信号,于是U2D[13]脚输出激励脉冲的高电平时间延长。通过Q8、Q9推挽放大后,使功率管IGBT1导通时间延长,为线盘提供的能量增加,功率增大,加热温度升高。反之,当U1[22]脚输出的功率调整信号占空比减小时,电磁炉的输出功率减小,加热温度低。
7.风扇散热系统
开机后,微处理器U1的风扇控制端[23]脚输出的风扇控制信号为高电平,通过R49限流,再通过Q10放大,驱动风扇电机旋转,对散热片进行强制散热,以免功率管、整流堆过热损坏。
D18是用于保护Q10的钳位二极管。Q10截止后,电机绕组将在Q10的c极上产生较高的反峰电压,该电压通过D18泄放到18V电源电路中,避免了Q10过压损坏。
8.保护电路
该机为了防止功率管因过压、过流、过热等原因损坏,设置了多种保护电路。保护电路通过两种方式来实现保护功能:一种是通过PWM电路切断激励脉冲输出,使功率管停止工作;另一种是通过CPU控制功率调整信号的占空比为0,使功率管截止。
(1)浪涌保护电路
该保护电路由取样电路和比较器U2A(LM339)为核心构成。5V电压通过构成的R22、R52取样电路取样后产生3.5V左右的参考电压,加到U2A的同相输入端[5]脚,同时市电电压通过整流管D1、D2全波整流产生的电压通过R34、R33、R45分压后,再通过D14加到U2A的反相输入端[4]脚。当市电电压没有干扰脉冲时,U2A[5]脚电位高于[4]脚电位,于是U2A[2]脚内部电路为开路状态,D19截止,不影响U2D[11]脚电位,电磁炉正常工作。一旦市电窜入干扰脉冲,D1、D2整流后的电压内叠加了大量尖峰脉冲,通过取样使U2A[4]脚电位超过[5]脚电位,于是U2A[2]脚内部电路导通,通过D19将U2D[11]脚电位钳位到低电平,于是U2D[13]脚输出的激励电压占空比降为0,功率管IGBT1截止,避免了过压损坏。待市电的干扰脉冲消失后,U2A[2]脚电位变为高电平,使D19截止,电路恢复正常工作。
D13是防止取样电压过高而设置的钳位二极管,确保C22两端电压不超过5.5V。C28和R6是为了防止该电路在开机瞬间误动作而设置的加速电路,因C28在开机瞬间需要充电,充电电流使U2A[2]脚电位为高电平,确保PWM电路在开机瞬间能够正常工作。
(2)功率管c极过压保护
该保护电路由取样电路和比较器U2B(LM339)为核心构成。5V电压通过R39、R35构成的取样电路取样后产生4.1V左右的参考电压加到U2B的同相输入端[7]脚,同时功率管IGBT1的c极产生的反峰电压通过R24、R27~R29分压后加到U2B的反相输入端[6]脚。当IGBT1的c极产生的反峰电压在正常范围内时,U2B[6]脚的电位低于[7]脚电位,于是U2B[1]脚内部电路为开路状态,不影响U2D的[11]脚电位,电磁炉正常工作。一旦IGBT1的c极产生的反峰电压过高时,通过取样使U2B[6]脚电位超过[7]脚电位,于是U2B[1]脚内部电路导通,通过R40将U2D[11]脚电位钳位到低电平,于是U2D[13]脚输出的激励电压占空比降为0,IGBT1截止,避免了过压损坏。待IGBT1的c极的反峰电压恢复正常后,U2B[6]脚电位低于[7]脚电位,U2B的[1]脚内部恢复开路,IGBT1又重新进入工作状态。
(3)市电异常保护
该保护电路由整流电路、取样电路和CPU构成。220V市电电压通过D1、D2全波整流产生脉动电压,再通过R14、R15取样,利用EC3滤波产生市电取样电压VOL并加到微处理器U1[28]脚。当市电电压高于260V或低于160V时,相应升高或降低的VOL信号被U1检测后,判断市电异常,输出停止加热的控制信号,电磁炉停止工作,避免了功率管等元件因市电异常而损坏。同时,驱动蜂鸣器报警,控制显示屏显示故障代码,提醒用户该机进入市电异常保护状态。
市电低时显示的故障代码为“E7”,市电高时显示的故障代码为“E8”。
(4)炉面过热保护
负温度系数热敏电阻RT1(笔者加注)紧贴在炉面下面,它通过连接器接到系统控制电路,一端接5V供电,另一端接到微处理器U1的TMAIN信号输入端[25]脚。U1通过监测[25]脚电压的变化情况,对炉面温度进行判断。当炉面的温度高于220℃时,RT1的阻值急剧减小,5V电压通过RT1与R47分压后的电压升高。该电压变化通过EC11滤波后加到U1[25]脚,被U1检测后判断炉面温度过高,输出停止加热信号,功率管停止工作,同时驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E3”,提醒用户该机进入炉面温度过高保护状态。
提示 由于热敏电阻RT1损坏后就不能实现炉面温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT1异常检测功能。
若连接器、RT1开路或EC11击穿,使UI[25]脚输入的电压为0,U1则判断RT1开路,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E1”,提醒该机的炉面温度传感器开路;若RT1击穿,使UI[25]脚输入的电压为高电平,U1则判断RT1击穿,不仅不输出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E2”,提醒该机的炉面温度传感器击穿。
(5)功率管过热保护
负温度系数热敏电阻RT2(笔者加注)紧贴在IGBT的散热片上,它通过连接器接到系统控制电路,再通过EC10滤波后,接到微处理器U1的TIGBT信号输入端[26]脚。当功率管的散热片的温度高于85℃时,RT2的阻值减小,使U1[26]脚输入的电压升高。该电压被U1检测后判断散热片温度过高,U1则减小功率调整信号的占空比,使功率管导通时间缩短,电流下降,将功率管的工作温度限制在85℃以内;当散热片的温度因风扇异常等原因而高于95℃时,RT2的阻值进一步减小,U1[26]脚输入的电压进一步升高。该电压被U1检测后判断功率管过热,U1立即输出停止加热信号,使功率管停止工作,以免功率管过热损坏,同时驱动蜂鸣器发出警报声,并控制显示屏显示“E6”的故障代码,提醒用户该机进入功率管过热保护状态。
提示 由于热敏电阻RT2损坏后就不能实现功率管温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT2异常检测功能。
当热敏电阻RT2开路或滤波电容EC10短路时,U1[26]脚无电压输入,被U1识别后不仅不输出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E4”,提醒该机的功率管温度检测电阻开路;当热敏电阻RT2击穿时,U1[26]脚输入高电平信号,该信号被U1识别后不仅不能输出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E5”,提醒用户该机的功率管温度检测电阻击穿。当热敏电阻RT2失效被U1识别后,该机不能加热,并且显示屏显示故障代码“ED”,表明该机的功率管温度检测电阻失效。
9.常见故障检修
(1)整机不工作
该故障确认有正常的市电电压输入后,可根据熔断器是否熔断进行检修,熔断器熔断故障检修流程如图12-3所示,熔断器正常故障检修流程如图12-4所示。
(2)显示故障代码E0,保护性关机
该故障主要是300V供电、低压电源、电流控制电路、驱动电路、浪涌保护电路等相关电路异常,不能形成锅具检测信号所致,检修流程如图12-5所示。
提示 许多资料保护性关机故障是按照开机复位来介绍的,这是错误的。因为开机复位是指CPU电路在开机瞬间清零复位。
(3)显示故障代码E1、E2或E3,保护性关机
该故障说明锅具干烧、炉面温度检测电路异常或CPU损坏,检修流程如图12-6所示。
(4)显示故障代码E4或E5,保护性关机
该故障说明功率管温度检测系统或CPU异常使功率管温度异常保护电路动作,或功率管温度检测电路误动作,检修流程如图12-7所示。
(5)显示故障代码E6,保护关机
该故障说明300V供电、低压电源、同步控制电路、电流控制电路、驱动电路等异常使功率管过热,引起功率管过热保护电路动作所致,或功率管温度检测电路异常使过热保护电路误动作,检修流程如图12-8所示。
(6)显示故障代码E7,保护性关机
该故障说明该机进入市电电压低保护状态。主要原因有2个:一个是市电电压低或供电线路、插座系统故障引起市电异常保护电路动作;第二个是市电取样电路故障引起保护电路误动作,检修流程如图12-9所示。
(7)显示故障代码E8,保护性关机
该故障说明市电电压高、市电检测电路或CPU异常,检修流程如图12-10所示。
(8)加热温度低(功率不足)
该故障主要是由于300V供电、主回路、低压电源、电流控制电路、功率调整电路、驱动电路、保护电路等异常,导致线盘产生的磁场强度不足所致,检修流程如图12-11所示。
提示 能检锅,但不能加热的故障也可参考该流程进行检修。
以奔腾采用“迅磁”小板构成的电磁炉为例,电路如图12-12所示。
1.电源电路
该机的电源电路是由新型绿色电源模块VIPER12A(IC1)为核心构成的并联型开关电源。VIPER12A的内部构成如图12-13所示,它的引脚功能和电压数据如表12-2所示。
提示 部分电磁炉采用VIPER12A构成的是串联型开关电源,所以它的[1]、[2]脚并未直接接地,而是接在18V供电的续流二极管(整流管)的负极上,所以它的[1]、[2]脚电位为18V,这样它的[4]脚电位为40V左右。
(1)300V供电
该机通上市电电压后,市电电压经保险管F1输入到主板,利用高频滤波电容C1滤除高频干扰脉冲,经整流堆桥式整流产生的电压一路为开关电源供电;另一路通过扼流圈L1、电容C15、滤波后,为功率变换器(主回路)供电。市电输入回路的压敏电阻ZMR1用于市电过压保护。
(2)功率变换
整流堆输出的电压通过D10输入到开关电源,由滤波电容C11滤波产生300V电压。该电压通过开关变压器T1的初级绕组加到IC1(VIPER12A)的[5]~[8]脚,不仅为它内部的开关管供电,而且通过高压电流源对[4]脚外接的滤波电容C6充电。当C6两端建立的电压达到14.5V后,IC1内的60㎑调制控制器等电路开始工作,由该电路产生的激励脉冲使开关管工作在开关状态。
开关电源工作后,T1的次级绕组输出的脉冲电压通过整流、滤波便获得直流电压:通过D1整流,C3滤波产生20V电压,该电压不仅通过R6、D4加到IC1[4]脚,取代启动电路为它供电,而且为功率管的驱动电路、风扇电机等电路供电;通过D2整流,C4滤波产生5V电压,为芯片IC3(HT46R12)、蜂鸣器、温度取样等电路供电。
为了防止IC1内的开关管在截止瞬间被过高的反峰电压击穿,本电路在开关变压器T1的初级绕组两端设置了R5、D3和C5组成了尖峰脉冲吸收回路。
(3)稳压控制
当市电电压升高或负载变轻引起开关电源输出电压升高时,滤波电容C46两端升高的电压通过R9、R10取样的电压超过2.5V,再经IC2放大后,使Q1导通加强,从它c极输出的电压升高,通过R8为IC1[3]脚提供的误差电压升高,被IC1内部电路处理后,使开关管导通时间缩短,开关变压器T1存储的能量下降,开关电源输出电压下降到正常值,反之,稳压控制过程相反。因此,通过该电路的控制确保开关电源输出电压的稳定。
表12-2 VIPER12A的引脚功能和电压数据
(4)欠压保护
当C6漏电使IC1[4]脚在开机瞬间不能建立14.5V以上的电压时,IC1内部的电路不能启动;若R6、D4、D3开路或T1异常为IC1提供启动后的工作电压低于8V时,IC1内的欠压保护电路动作,避免了开关管因激励不足而损坏。另外,IC1还具有过压和过流保护电路。
2.专用芯片HT46R12的简介
专用芯片HT46R12不仅具有完善的控制功能,还能产生功率管激励脉冲。
(1)HT46R12的引脚功能
专用芯片HT46R12的引脚功能如表12-3所示。
(2)芯片启动
低压电源输出的5V电压加到芯片IC3(HT46R12)[16]脚,为它供电。IC3获得供电后,它内部的振荡器与外接的晶振XTAL1通过振荡产生8MHz时钟信号。随后IC3在内部复位电路的作用下开始工作,并输出自检脉冲,确认电路正常后进入待机状态。待机期间,IC3[14]脚输出功率管激励信号为低电平,使推挽放大器的Q4导通、Q3截止,功率管IGBT截止。
3.锅具检测电路
电磁炉在待机期间,按下“开/关”键后,IC3内的CPU从存储器内调出软件设置的默认工作状态数据,控制操作显示屏显示电磁炉的工作状态,由[14]脚输出的启动脉冲通过Q3、Q4推挽放大,利用R33限流使功率管IGBT导通。IGBT导通后,线盘和谐振电容C16产生电压谐振。主回路工作后,市电输入回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组,通过C10、R15抑制干扰脉冲,通过D5半波整流,再通过R2和R4取样产生取样电压CURRENT,加到IC3的[5]脚。当炉面上放置了合适的锅具时,因有负载使流过功率管的电流增大,电流检测电路产生的取样电压CURRENT较高。该电压被IC3检测后,判断炉面已放置了合适的锅具,控制电磁炉进入加热状态。反之,判断炉面未放置锅具或放置的锅具不合适,控制电磁炉停止加热,IC3[3]脚输出报警信号,驱动蜂鸣器BUZZER1鸣叫报警,提醒用户未放置锅具或放置的锅具不合适。
4.同步控制电路
该机同步控制电路由主回路脉冲取样电路、芯片IC3和取样电路等构成。线盘右端电压通过R35~R41、R43、R44取样产生取样电压SYN-A,加到IC3(HT46R12)的[8]脚,它左端电压通过R26~R28取样产生的取样电压SYN-B,加到IC3的[4]脚。IC3通过对[4]、[8]脚输入的脉冲进行判断,确保线盘对谐振电容C16充电期间,以及C16对线盘放电期间,[14]脚均输出低电平脉冲,使功率管IGBT截止。只有线盘通过C15、功率管内的阻尼管放电结束后,IC3的[14]脚才能输出高电平电压,该电压通过驱动电路放大后使功率管IGBT再次导通。因此,通过同步控制实现了功率管的零电压开关控制。
5.电流自动调整电路
该机的电流自动调整电路由电流取样电路、IC3内的CPU为核心构成。主回路工作后,市电输入回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组后,通过C10、R15抑制干扰脉冲,通过D5半波整流,再通过R2和R4取样产生取样电压CURRENT,加到IC3[5]脚。若主回路的电流较大,CT1输出电压升高,CURRENT增大。CURRENT被CPU检测后,IC3使功率调整信号的占空比减小,功率管导通时间缩短,主回路的电流减小。反之控制过程相反,从而实现了电流的自动调整。
6.风扇散热系统
开机后,IC3[6]脚输出的风扇控制信号FAN为高电平,通过R13限流使驱动管Q2导通,风扇电机的绕组得到供电,于是风扇电机开始旋转,对散热片进行强制散热,以免功率管、整流堆过热损坏。
7.保护电路
该机为了防止功率管因过压、过流、过热等原因损坏,设置了多种保护电路。保护电路通过两种方式来实现保护功能:一种是通过PWM电路切断激励脉冲输出,使功率管停止工作;另一种是通过CPU控制功率调整信号的占空比,也同样使功率管截止。
(1)功率管c极过压保护电路
功率管c极电压通过R34、R37、R39、R40、R43取样后产生取样电IG-OV,通过隔离二极管D15加到芯片IC3[13]脚。当功率管c极产生的反峰电压在正常范围内时,IC3[13]脚输入的电压也在正常范围内,IC3[14]脚输出正常的激励脉冲,电磁炉正常工作。一旦功率管c极产生的反峰电压过高,通过取样使IC3[13]脚输入的电压达到保护电路动作的阈值时,IC3内的保护电路动作,使它的[14]脚不再输出激励脉冲,功率管截止,避免了过压损坏。
(2)市电检测电路
市电电压通过D8、D9全波整流产生脉动电压,再通过R19、R20、R24取样产生市电取样电压SYS_V,该电压加到微处理器IC3[2]脚。当市电电压过高或过低时,相应升高或降低的SYS_V信号被IC3检测后,IC3判断市电异常不再输出激励脉冲,功率管截止,避免了功率管等元件因市电异常而损坏。同时,驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码,提醒用户该机进入市电异常保护状态。
(3)浪涌保护电路
市电电压通过整流管D8、D9全波整流产生的电压通过R17、R18、R22取样,再通过C12滤波产生取样电压line OV,该电压通过D14加到IC3[13]脚。当市电电压没有干扰脉冲时,IC3[13]脚输入的电压较低,不影响IC3输出的激励脉冲,电磁炉正常工作。一旦市电窜入干扰脉冲,IC3[13]脚输入的电压升高,该电压被IC3检测后判断浪涌电压过高,使[14]脚不再输出激励脉冲,功率管截止,避免了过压损坏。D11是防止取样电压过高而设置的钳位二极管,确保IC3[13]脚电位不超过5.5V。
(4)过流保护电路
主回路产生的电流被电流互感器CT1检测并耦合到次级绕组后,通过C10、R15抑制干扰脉冲,D5半波整流,再通过可调电阻VR1和R3取样产生取样电压OC。OC通过D16加到IC3[13]脚。若主回路的电流较大,CT1输出的电压升高,OC电压增大,被IC3检测后判断主回路过流,切断[14]脚输出的激励脉冲,功率管截止,避免了过流损坏。
提示 VR1是用于设置最大取样电流的可调电阻,调整它就可改变输入到IC3[13]脚的取样电压OC的高低,实现过流保护启控点的设置。
(5)炉面过热保护电路
负温度系数热敏电阻RT2紧贴在炉面下面,它与R31分压产生的检测信号PAN_T加到IC3[19]脚,送给IC3内部的CPU进行检测。当炉面的温度高于220℃时,RT2的阻值急剧减小,5V电压通过RT2与R31分压后使检测信号PAN_T的电压升高,被IC3检测后判断炉面温度过高,输出停止加热信号,同时驱动蜂鸣器BUZZER报警,并控制显示屏显示故障代码E7,提醒用户该机进入炉面温度过热保护状态。
提示 由于热敏电阻RT2损坏后就不能实现炉面温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT2异常检测功能。
若RT2开路或C13击穿使检测信号PAN_T为低电平,IC3则判断RT2开路,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E1”,提醒该机的炉面温度传感器开路;若RT2击穿或R31开路,使IC3输入的PAN_T电压为高电平,IC3则判断RT2击穿,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E2”,提醒该机的炉面温度传感器击穿。
(6)功率管过热保护电路
负温度系数热敏电阻RT1紧贴在功率管、整流堆的散热片上,它与R32取样后产生检测信号IGBT_T送到IC3[24]脚,送给IC3内部的CPU进行检测。当散热片的温度高于85℃时,RT1的阻值急剧减小,5V电压通过RT1和R32分压使检测信号IGBT_T的电压升高,被CPU检测后减小功率调整信号的占空比,使功率管导通时间缩短,电流下降,将功率管的工作温度限制在85℃以内;当散热片的温度高于95℃时,IGBT_T电压进一步升高,被CPU检测后立即输出停止加热的控制信号,使功率管停止工作,同时驱动蜂鸣器发出警报声,并让显示屏显示“E4”的故障代码,提醒用户该机进入功率管过热保护状态。
提示 由于热敏电阻RT1损坏后就不能实现功率管温度检测,这样容易扩大故障范围,为此该机还设置了RT1异常检测功能。
若RT1开路或C14击穿使检测信号IGBT_T为低电平,被IC3检测后判断RT1开路,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E3”,提醒该机的炉面温度传感器开路;若RT1击穿或R32开路使IGBT_T电压为高电平,被IC3检测后判断RT1击穿,不仅不发出加热指令,而且驱动蜂鸣器报警,并控制显示屏显示故障代码“E4”,提醒用户该机的炉面温度传感器击穿。
8.常见故障检修
该机的电源电路检修方法可参考美的SY191型电磁炉。而其他故障由于电路元件较少,比较好检修。在确认外接元件正常后,可代换检查芯片HT46R12。
当电磁炉出现“断续加热”故障时,故障范围有:电网电压过高、电源高压供电电路、电流检测电路、同步电压比较电路、及电磁炉控制板电路、等元器件受损时,均会导致出现“断续加热”故障。在有条件下可先更新换上控制板进行试机,若电磁炉试机正常,则控制板损坏,应维修或更换。若电磁炉试机后故障存在,则故障在主电路板电路,应继续维修、或更换。为了分清、和缩小、故障潜在范围、故采用以上替代法进行替代维修。
1、电源供电电路维修;用500型“三用表”电压500V档,测试整流桥直流脉动电源对地+305V电压为正常。若电压偏低,为+250V至+280V时。则滤波电容器C4(5μF/275V)失效、或开路。当整流桥正向电阻变大时,均会造成电磁炉加热时出现“断续加热”故障,更换损坏元件后整机恢复正常。
2、电流检测电路维修;用500型“三用表”电阻X100Ω档,首先测试电流互感器WX22006A次级绕组,电阻值开路测试正常为500Ω。 若小于450Ω时,则电流互感器次级绕组存在匝间短路。在路测试300Ω为正常,若大于500Ω时,则贴片电阻R9开路、受损。 1)、当测试CTI电阻值均正常时,先更换上高阻抗E1930006A的电流互感器上电试机10分钟,若正常时。故障为贴片二极管D11、D12、D13、D14受损。应全部更新,更新后故障排除。同时应再换上原机的电流互感器(CTI)整机恢复正常。 2)、当故障未排除时,将原CTI、WX22006A重焊上主电路板上。应再检查电容器C19、EC2、是否漏电、受损,当以上元件受损时,均会造成“断续加热”故障。更新受损元器件后整机恢复正常。
3、同步电压比较电路维修;用500型“三用表”直流电压10V档,测试比较器U2B第6脚反相输入端对地电压+3.8V为正常,测第7脚同相输入端对地电压+4V为正常。由于电压同步比较电路中取样对地分压贴片电阻R52、R18、长时间待机等原因,会造成阻值不同程度变大。当U2B第6脚反相输入端,对地电压与第7脚同相输入端,对地电压相近时。均会导致电磁炉出现“断续加热”、有时甚至还出现“检不到锅具”故障。 维修方法:1)、将比较器(U2B)第7脚同相输入端同步电压比较电路,取样分压电阻R13(240KΩ/1W)拆下。在电阻R13位置上焊上电阻(150KΩ/2W)后上电试机10分钟,若正常故障排除,可以正常使用。若试机后,故障未排除。应把改动元件R13(240KΩ/1W)按原电路进行恢复。2)、将比较器(U2A)第6脚反相输入端电压同步比较电路,取样分压电阻R11(240KΩ/1W)与加热线盘OUT2电路相连处断开。断开后电阻R11用跨接线与电压检测电路,整流二极管D10正极电路相连接。连接后上电试机10分钟,若正常,故障排除可以使用。(该方法仅供美的MC-SH2115、MC-EP186电磁炉出“现断加热”故障维修用)
4、同步电压比较检测电路、浪涌保护电路、脉宽调控电路、驱动开关电路维修; 1)、在美的MC-SH2112电磁炉中,当同步电压检测电路,取样电阻R6(240KΩ/1W)、R7(240KΩ/1W)开路受损时,均会导致出现“断续加热”故障。 2)、当浪涌保护电路取样分压贴片电阻R42焊点接触不良时,会造成比较器U2A第5脚同相输入端对地电压上升,迫使U2A翻转由低电平变为高电平,导致电磁炉加热时出现“断续加热”故障。 3)、当脉宽调控电路中电容器C11(104)漏电、及开关电路中三极管Q6(8050)参数失常,均会导致电磁炉加热时出现“断续加热”故障。
一、原理简介
电磁炉是应用电磁感应加热原理,利用电流通过线圈产生磁场,该磁场的磁力线通过铁质锅底部的磁条形成闭合回路时会产生无数小涡流,使铁质锅体的铁分子高速动动产生热量,然后加热锅中的食物。
二、电磁炉的原理方块图
三、电磁炉工作原理说明
1. 主回路
图中整流桥DB1将工频(50HZ)电流变成直流电流,L1为扼流圈,L2是电磁线圈,IGBT由控制电路发出的矩形脉冲驱动,IGBT导通时,流过L2的电流迅速增加。IGBT截止时,L2、C12发生串联谐振,IGBT的C极对地产生高压脉冲。当该脉冲降至为零时,驱动脉冲再次加到IGBT上使之导通。上述过程周而复始,最终产生25KHZ左右的主频电磁波,使陶瓷板上放置的铁质锅底感应出涡流并使锅发热。串联谐振的频率取之L2、C12的参数。
C11为电源滤波电容,CNR1为压敏电阻(突波吸收器)。当AC电源电压因故突然升在时,即瞬间短路,使保险丝迅速熔断,以保护电路。
2. 副电源
开关电源式主板共有+5V,+18V两种稳压回路,其中桥式整流后的+18V供IGBT的驱动回路和供主控IC LM339和风扇驱动回路使用,由三端稳压电路稳压后的+5V供主控MCU使用。
3. 冷却风扇
主控IC发出风扇驱动信号(FAN),使风扇持续转动,吸入外冷空气至机体内,再从机体后侧排出热空气,以达到机内散热目的,避免零件因高温工作环境造成损坏故障。当风扇停转或散热不良,IGBT表贴热敏电阻将超温信号传送到CPU,停止加热,实现保护。通电瞬间CPU会发出一个风扇检测信号,以后整机正常运行时CPU发出风扇驱动信号使其工作。
4. 定温控制及过热保护电路
该电路主要功能为依据置于陶板下方的热敏电阻(RT1)和IGBT上的热敏电阻(负温度系数)探测温度而改变电阻的一随温度变化的电压单位传送至主控IC(CPU),CPU经A/D转后对照温度设定值比较而做出运行或停止运行信号。
5.灯板排线引脚功能
6.负载电流检知电路
该电路中T2(互感器)串接在DB1(桥式整流器)前的线路上,因此T2二次侧的AC电压可反映输入电流的变化,此AC电压再经D6-D9全波整流为DC电压,该电压经R42分压后直接送到CPU的AD脚,CPU根据转换后的AD值判断电流大小结合软件计算功率,并控制PWM输出大小来控制功率及检知负载。
7.驱动电路
该电路将来自脉宽调整电路输出的脉冲信号放大到足以驱动IGBT开启和关闭的信号强度,输入脉冲宽度愈宽IGBT开启时间愈长,线盘锅具输出功率愈大,即火力愈高。
8.同步振荡回路
由R4、R5 、R7、R19、R20、R22、R23、C1、C2 、C13与339组成同步检测回路; 由D3、R8、R15、R9、C7组成的振荡电路(锯齿波发生器),振荡频率在PWM的调制下 下与锅具工作频率实现同步,经339第13脚输出同步脉冲至驱动实现平稳运行。
9.浪涌保护电路
由R45、R13、R16、R47、R39、R40、C20、C18组成浪涌保护电路。当浪涌到来时,通过互感器传递在R45 上形成同幅度的负压,使339比较端翻转,2脚输出低电平,一方面通知MUC停功率,另一方面通过D4把K信号关断,关闭驱动输出。
10.动态电压检测电路
D13、D14 R18、R2、R52、D8、EC2和DB的另两端组成电压检测电路,由CPU直接将整流脉动波AD转后,检测电源电压是否在145V~270V范围。
11.瞬间高压控制
R22、R23、R24、R26和339组成,电压正常时该电路不起作用,当反压瞬间高压超过1100V 时,339输出低电平,拉低PWM,降低输出功率,控制反压,保护IGBT不会过压击穿。
四、故障与维修
故障1.不通电和按键无反应
故障2.不启动(启动一会关机,蜂鸣器隔几秒响一次)
故障3.自动关机(开几分钟关机,或者不定期关机)
故障4.加热慢、加热断断续续或火力过低
故障5.噪声大
故障6. 风扇故障
(1)风扇有异响
(2)风扇不转
(3)风扇上电自转失控
故障7.蜂鸣器长鸣或者不响。
(1) 长鸣,是否伴随有其它故障,单片机失控;
(2) 不响,蜂鸣器损坏;R29是否开路,虚焊;单片机控制蜂鸣I/0口损坏。
故障8.功率不可调,偏大或偏小
(1) 功率“加,减”按键是否失控,而其它功能档可调节,换按键;
(2) 检查功率调节电位器VR1是否接触不良/开路;
(3) 检查电流互感器T2是否变质/漏电;
(4) 检查D6、D7、D8、D9、 四个IN4148其中是否开路或短路;
(5) 检查微晶板表面与线盘表面之间间距是否在正常范围10—11mm。
(6) 检查线盘是否变形,表面是否变黑。
(7) 检查PWM滤波电容EC8是否漏电。
(8) 检查C11 (5uF)高压滤波电容容量是否变小。
(9) 查电压检测回路EC2是否漏电,R2、R52阻值是否变大,D2是否击穿。
故障9.功率不稳定(开开停停)
(1)用万用表测电网是否波动太大,使浪涌保护工作;
(2)检查C12、C11高压电容引脚是否虚焊打火,线盘接线端是否松动打火,造成单片机保护。
(3)检查插座插头是否松动打火。
(4)查C11(5Uf)高压电容容量是否减小。
(5) 查供电 18V、5V是否正常,代换LM339。
(6)查互感器次级是否开路,D6、D7、D8、D9是否击穿,EC7是否漏电。
故障10.工作过程中锅底有异响
(1) 检查锅具是否太薄,使加热过程中振动太大。
(2) 检查电网杂波是否太大,使电磁炉工作受到调制。
(3) 检查18V、5V滤波电容EC6、EC13、C10、C8、EC5是否失效;
(4) 检查PWM电容EC8容量是否有变小。
故障11. 显示操作正常,无E0,无功率输出。
(1)电网干扰太大,使冲击保护电路一直功作。
(2)查过流/冲击保护电路是否误工作,C6、C20、C18是否失效,R15阻值是否变大。单片机中断脚(INT)是否为低电平。
(3)检查互感器是否漏电,使单片机电流检测脚在待机状态电平高于0.5V;
(4)检查C11与C12高压电容是否失效;
(5)代换LM339,灯板排插是否有接触不良。
故障12 .开机显E0
(1)检查锅的材质和尺寸>10cm是否规定范围;
(2)检查灯板排插是否有氧化接触不良;
(3) 查Z1是否漏电,击穿。
(4)检查振荡回路C3、D3是否已损坏。
(5)查同步回路R19、R20、R22、R23、R4、R5、R7是否开路,C1、C2、C13是否漏电,代换339。
(6)查Q2、Q3是否损坏,R49是否开路使驱动无18V。
故障13.不开机,上电有鸣叫
(1) 检查灯板排插是否氧化接触不良;
(2) 检查开机按键是否良好;检查其它按键是否有短路现象。
故障14.上电无声、无反应
(1)检查220伏电源线是否正常,插头是否烧黑;
(2)检查电源接插件,保险是否虚焊。
(3)检查主板是否有断裂;
(4)查开关电源供电是否正常,D5、L4,Z3,IC1是否正常。
(5)单片机5V供电是否正常,查IC2(78L05),代换Y1 晶振,单片机;
(6)检查灯板排线是否氧化、松脱;
故障15.工作正常,只是数码管显示缺笔少画
(1)数码管是否损坏;
(2)164是否正常;
(3)发光二极管是否有漏电短路损坏现象;
(4)线路板是否有虚焊、裂痕、进水;
(5)单片机是否正常。
故障16.炸机
(1)只烧保险,查压敏电阻ZNR或保险质量不良,直接更换。
(2)烧IGBT、桥堆、保险 查无原因,元器件质量问题或电网冲击太大,直接更换。(3) 炸机存在以下原因:
五、一般故障显示代码
1. 无锅 E0
2. 电压过低(<150V) E1
3. 电压过高(>270V) E2
4. 炉面传感器短路或干烧故障 E3
5. 炉面传感器开路 E4
6. IGBT超温(90ºC)或传感器短路 E5
7. IGBT传感器开路故障 E6
维修师傅服务态度很好,快速的解决了问题,维修速度很快很专业
不知道是因为什么原因,师傅上门来给我检查了,告诉我了是什么原因,什么问题,然后我就让他修了,修理的很好,价格收费什么的也很合理
师傅服务态度很好,按约定好的时间很准时到了,维修很专业,一会儿功夫就给修好了,现在终于可以正常运作了
师父上门维修特别快,很仔细很认真,工作态度端正,而且其他问题也能帮忙处理没有收其他费用很满意
预约了师傅马上来上门来了,费用还是可以接受的,师傅态度做事不错
有专业的技术的人员,都拥有专业的培训,服务质量好,态度满意,价格合理
收费合理,师傅上门准时。态度挺好
找了师傅上门,检查后说是线路故障了,换了一下,半个小时就修好了,很专业
下单后师傅很快就联系我了,跟师傅电话聊好价格就上门了,换了显示面板、目前没有再继续乱响。
已修好,师傅服务周到,态度很好