电磁炉原理图和工作原理.doc

1、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

2、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

3、 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-2345。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

4、、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。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 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

5、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 0V。2.1.2 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(

6、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

7、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)使用,该 IGBT配套 6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代

8、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) GT40T101-东芝公司出品,耐压 1500V,电流容量 25时 80

9、A,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 SGW25N120和 GT40T101时请将原配

10、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,在电容两端出现左负右正,幅度达到

11、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 i1i4过程,因此在 L1上就

12、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 C2、D11 回流所形成的阻尼电流,Q1 的导通电流实际上是 i1。Q1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(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2t

13、4,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(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