在近年生產(chǎn)的多型電磁爐中,多采用功能強(qiáng)大的單片機(jī)(又稱MCU或CPU):內(nèi)置同步電壓比較、高壓保護(hù)、電網(wǎng)電壓檢測、電流檢測、浪涌電壓保護(hù)、脈寬調(diào)控、爐面溫度檢測、IGBT管溫度檢測及風(fēng)機(jī)控制等電路,從而省去了稍一早期電磁爐中的電壓比較器(如常見的LM339)、電流互感器等元件,電路非常簡潔,并具有外圍元器件少、性能可靠,機(jī)溫低、易維修等優(yōu)點(diǎn)。下面以鑫匯科S007方案電磁爐主板電路為例進(jìn)行分析,供參考。該方案主板所用單片機(jī)型號(hào)為CHK-SO07N,其引腳功能與實(shí)測電壓見表1。
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一、輔助電源
1,工作原理
AC220V 50/60Hz電壓先經(jīng)D1、D2整流成約300V的直流電壓,再由D6續(xù)流、R22(22Ω/2W)限流接入開關(guān)集成電路U2(VIPer12A)的⑤~⑧腳,如圖1所示。U2、L2構(gòu)成自激振蕩電路,U2的③、④腳外接穩(wěn)壓二極管DW2(18.5V/0.5W),使其輸出電壓穩(wěn)定為18V。
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L2的②腳輸出18V直流電壓,通過由L3、C23組成的LC的電路濾波后,送至IGBT管的激勵(lì)電路。L2的④腳輸出一路電壓,經(jīng)D11整流、C11濾波、U3穩(wěn)壓后輸出+5V電壓,供給CPU和顯示板等電路。
2.故障檢修
正常時(shí),U2的③腳電壓是20V、④腳電壓是38V。若U2的③腳電壓為3V~4V、VDD電壓也只有幾伏,這時(shí)先代換穩(wěn)壓二極管DW2。另外,當(dāng)VDD電壓低于15V時(shí),電磁爐會(huì)出現(xiàn)開機(jī)困難,或關(guān)機(jī)后要隔一段時(shí)間才能再次開機(jī)等故障現(xiàn)象。
若U3(78L05)損壞,則無5V電壓輸出,或輸出電壓低。若5V輸出電壓低至3.5V,則會(huì)出現(xiàn)通電后顯示板上發(fā)光二極管和數(shù)碼管全亮,所有按鍵均失靈的故障現(xiàn)象。
在檢修無輸出電壓故障時(shí),若U2及其外圍元件均正常,且負(fù)載也不短路,這時(shí)可先更換高頻變壓器L2試之,因?yàn)長2易匝間短路,且難以用萬用表檢測其好壞。
二、功率輸出電路
1.工作原理
220V交流電(市電)通過橋式整流器BG1整流后,變成約300V的直流電,再經(jīng)扼流圈L1和電容C4濾波。平滑后的300V直流電壓經(jīng)過勵(lì)磁線圈(常稱作線盤或發(fā)熱盤)接到門控管(IGBT)的集電極,如圖2所示。當(dāng)IGBT管導(dǎo)通時(shí),諧振電容C5和勵(lì)磁線圈諧振,在門控管的控制下,形成高頻開關(guān)振蕩電壓。當(dāng)開關(guān)脈沖的頻率和諧振的頻率相同時(shí),整個(gè)電路的諧振就形成了振蕩,勵(lì)磁線圈內(nèi)就有高頻振蕩電流流過,在其周圍形成高頻磁力線。高頻磁力線在鐵制鍋具底部產(chǎn)生渦流,達(dá)到加熱食物的目的。
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2.故障檢修
電路常見故障有以兩種:一是IGBT管或橋式整流器短路,造成燒保險(xiǎn)或室內(nèi)空氣開關(guān)跳閘;二是濾波電容或諧振電容失效,造成IGBT管損壞或不加熱。
IGBT管:在路測量IGBT管三個(gè)引腳間的電阻,若任意一個(gè)引腳和集電極(c)短路就可以斷定該IGBT管損壞。更換IGBT管時(shí),一定要測量其控制極(G)對地所接的18V穩(wěn)壓二極管DW1是否正常。若DW 1反向漏電,則會(huì)再次損壞IGBT管。另外,還要檢查主板上有無放電痕跡,若有,一定要先處理干凈,并涂上滅弧靈,因?yàn)榉烹姶蚧鹨彩窃斐蒊G-BT管損壞的常見原因之一。
橋式整流器:用數(shù)字萬用表在路測量BG1時(shí),紅表筆接BG1的一極、黑表筆接BG1的+極,其讀數(shù)應(yīng)大于800,否則,說明BG1已損壞。
C4、C5:濾波電容C4或諧振電容C5容量減小,會(huì)造成振蕩電路不同步,或振蕩波形失真,從而引起IGBT管損壞。若諧振電容C5容量減小或參數(shù)變化,還會(huì)造成報(bào)警不加熱、加熱功率小或IGBT管溫度過高等故障。
DW1:若開路,起不到保護(hù)作用;若短路,則把IGBT管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)旁路到地,這時(shí)會(huì)出現(xiàn)報(bào)警不加熱現(xiàn)象;若漏電,會(huì)造成IGBT管損壞。
提示:IGBT管或整流全橋的引腳間不能有污物,也不能有炭化現(xiàn)象,否則易出現(xiàn)屢燒保險(xiǎn)管的故障。
三、浪涌保護(hù)及市電檢測電路
1.工作原理
220V交流電通過D1、D2整流,輸出約300V的直流電,分別送往浪涌保護(hù)電路、市電電壓檢測電路和輔助電源電路。
(1)浪涌保護(hù)電路
D1、D2整流后的電壓經(jīng)R21、R1、R11分壓,得到一個(gè)取樣電壓(SUR),如圖3所示。當(dāng)浪涌脈沖到來時(shí),D3將脈動(dòng)直流電壓升高,經(jīng)C2禍合送給單片機(jī)(U1)①腳,單片機(jī)根據(jù)此電壓判斷是否存在浪涌脈沖,若判斷有浪涌脈沖,則發(fā)出停止加熱指令,待浪涌脈沖過后再恢復(fù)加熱。
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(2)市電檢測(VOLC)電路
D1、D2整流后的脈動(dòng)直流電壓通過R29、R2b、R12分壓,C14平滑濾波,得到VOLC電壓,送給U1的⑩腳。當(dāng)市電電壓在正常范圍內(nèi)時(shí),VOLC電壓為3.5V~4V。U1根據(jù)⑩腳電壓判斷市電的高低,并自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)指令:若市電電壓高于AC275V,停止加熱,并顯示故障代碼“E6”;若市電電壓低于AC95V、停止加熱,并顯示故障代碼“E5”。
2.故障檢修
浪涌保護(hù)電路:U1的①腳正常電壓是1.25V,當(dāng)該腳電壓高于2V時(shí),U1判斷存在浪涌脈沖,整機(jī)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。R11開路會(huì)使①腳電壓上升,D4反向漏電會(huì)使①腳電壓升至2.8V左右,這兩種情況都會(huì)使機(jī)器停止工作,具體表現(xiàn)為不報(bào)警、不加熱、無檢鍋聲。
市電檢測電路:R29、R26開路或阻值變大會(huì)降低VOLC電壓,這時(shí)U1會(huì)誤判電網(wǎng)電壓低于正常值,從而發(fā)出停機(jī)指令,并顯示故障代碼“E5”。若下分壓電阻R12阻值變大或開路,VOLC電壓會(huì)高于正常值,U1會(huì)誤判電網(wǎng)電壓高于AC275V,從而發(fā)出停機(jī)指令,并顯示故障代碼“E6”。
四、IGBT管和爐面溫度傳感電路
1.工作原理
IGBT管和爐面溫度傳感電路如圖4所示。這兩個(gè)溫度傳感電路的工作原理相同,下面以IGBT管溫度傳感器為例進(jìn)行分析。RT1實(shí)為一只負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,與電阻R33組成串聯(lián)分壓電路,所得分壓值送給U1的11腳。工作時(shí),IGBT管產(chǎn)生的熱量傳給RT1、RT1的阻值隨著溫度的升高而降低,則RT 1與R33的分壓降低,即U1的11腳(TEMPO電壓降低,U1通過監(jiān)測該電壓的變化,發(fā)出相應(yīng)的動(dòng)作指令。
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爐面溫度傳感器又稱主傳感器或鍋底溫度傳感器,安裝在線盤的中央,通過插座CN9的①腳與U1的12腳(TEMP2)相連,同時(shí)與上分壓電阻R28相連。
2.故障檢修
當(dāng)電容C24短路時(shí),TEMP1電壓被旁路到地,U1會(huì)誤判RT1短路,于是進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)并顯示故障代碼“E4”。當(dāng)電阻R34開路時(shí),TEMP 1電壓因下分壓電阻阻值變大而升高,U1會(huì)誤判為RT1開路,延時(shí)一分鐘后進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),并顯示故障代碼“E3”。
同理,當(dāng)電容C25短路時(shí),TEMP2電壓被旁路到地,U1會(huì)誤判爐面溫度傳感器短路,于是進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)并顯示故障代碼“E2”。若爐面溫度傳感器開路,則TEMP2電壓大幅升高,U1會(huì)延時(shí)一分鐘后進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),并顯示故障代碼“E1”。
五、同步電路
1.工作原理
同步電路是電磁爐的關(guān)鍵電路。該電路分別對線盤兩端的電壓進(jìn)行分壓,從而得到同步信號(hào),單片機(jī)對此信號(hào)進(jìn)行分析,只有在判定IGBT管處于零電壓狀態(tài)時(shí),才發(fā)出高電平信號(hào)觸發(fā)IGBT管導(dǎo)通,這樣IGBT管的導(dǎo)通損耗最小,發(fā)熱量也最小,并能有效地避免IGBT管在導(dǎo)通瞬間過流損壞。
該機(jī)同步電路如圖5所示,R3、R19、R17、R14組成一個(gè)分壓電路,其分壓送往U1的20腳(VPA);R4、R5、R32、R37、R24、R15、RI6組成另一個(gè)分壓電路,其分壓送往U1的19腳(VPB)。這兩個(gè)分壓電路分別對線盤(或諧振電容C5)兩端的電壓取樣,由于在一個(gè)振蕩周期里,取樣點(diǎn)的電壓會(huì)大幅變化,因此分壓所得的電壓(即U1的19、20腳電壓)也會(huì)相應(yīng)變化,U1根據(jù)19、20腳電壓的變化調(diào)整輸出的脈沖頻率,使之與諧振電路保持同步。
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2.故障檢修
在同步電路中,其分壓電阻多選用五色環(huán)精密大功率(通常不低于2W)的電阻,如圖5中的R3~R5、R17、R19等電阻,接于線盤兩端,對線盤兩端的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測,以確保I GBT管在其c極電壓最低時(shí)導(dǎo)通,從而避免IGBT管過流損壞。如果同步電路中的分壓電阻阻值變化,必然會(huì)影響IGBT管驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率或相位,從而出現(xiàn)屢損IGBT管、報(bào)警不加熱、間歇加熱、不檢鍋等故障。
若同步電阻R3、R19、R17或R14參數(shù)發(fā)生變化,會(huì)導(dǎo)致U1的20腳電壓偏離正常值(3.2V);若R3、R19或R17開路,U1的20腳電壓會(huì)降至0V;若R14開路,U1的20腳電壓會(huì)升至3.5V。
提示:由于電磁爐工作在高.溫、高壓且油污較多的環(huán)境中,同步電路中的五色環(huán)精密大功率電阻阻值變化的幾率較高,是實(shí)際檢測的重點(diǎn)。
六、IGBT管電壓檢
1.工作原理
IGBT管電壓檢測電路的作明是實(shí)時(shí)監(jiān)測IGBT管集電極的電壓,以防止IGBT管過壓損壞。IGBT管集電極上的脈沖電壓通過R4、R5、R32、R37、R15、R16分壓,在R16兩端得到一個(gè)取樣電壓,經(jīng)R18送至U1的18腳(VOLH),見圖5.U1根據(jù)監(jiān)測該腳電壓,自動(dòng)發(fā)出以下動(dòng)作指令:一是結(jié)合電流檢測電路反饋的信息,判斷爐面上是否已放上合適的鍋具;二是自動(dòng)調(diào)整PWM脈寬,使IGBT管集電極脈沖幅度不高于預(yù)定的閾值(該板閩值為1100V)。
2.故障檢修
若電阻R4、R5、R32或R37開路,U1的18、19腳電壓降為0V;若電阻R15或R16開路,則CPU的18、19腳電壓會(huì)升至5.6V。若上述電阻中某一只開路或短路,都會(huì)造成機(jī)器不能正常工作,但有報(bào)警聲與檢鍋聲。
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