2022年电磁炉维修教程 .pdf
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1、1 正夫人电磁炉维修手册正夫人电磁炉 HT47系列(DS-4800;DS-4500S;DS-4510;DS-3110SB 适用) 内容介绍本是针对正夫人旗下中山电子研究中心所设计开发的47 系列电磁炉售后服务用途而编写,共分三大部分:第一部 分主要介绍电磁加热的原理及47系列电磁炉简介;第二部 分为 47 系列电磁炉原理分析,第三部 分介绍电路的检测方法及标准,并针对检测时出现的不良情况给出对策,而且介绍一些故障案例供维修时作参考。一、简介1.1 电磁加热原理1.2 正夫人电磁炉 47 系列筒介二、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
2、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 主板测试不合格对策3.3 故障案例3.3.1 故障现象 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -
3、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 19 页 - - - - - - - - - 2 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 47系列筒介47系列是由正夫人旗下中山电子技术开发制造厂设计开发的全新一
4、代电磁炉,介面有 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莹光显示模式、 TFT 真彩显示模式机种。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500W3400W 的不同机种 ,功率调节范围为额定功率的90%,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 -234
5、5。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、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。47 系列须然机种较多 , 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
6、单元电路, 大部分均可轻易解决。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 19 页 - - - - - - - - - 3 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
7、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 绝缘双栅极晶体管 (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 (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
8、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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 19 页 - - - - - - - - - 4 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.
9、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
10、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 10A/1200/1500V 以上的快速恢复二极管 (D11)后可代用 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 IGB
11、T 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 80A,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-
12、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。(7)GT40Q323-东芝公司出品 ,耐压 1200V,电流容量 25时 40A,100时20A, 内部带阻尼二极管 , 该 IGBT 可代用 SGW25N12
13、0、 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。(8)FGA25N120- 美国 仙 童公司 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。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 19 页 - - - - -
14、 - - - - 5 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IGBTQ1 的 G 极时, IGBTQ1 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 , IGBTQ1 截止,同样由于感抗作用 ,i1 不能立即突变 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,幅度达到峰值电压 ,在 IGBTQ1 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
15、,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化为L1 中的磁能 ,因感抗作用 ,i3 不能立即突变 0,于是 L1 两端电动势反向 ,即 L1 两端电位左正右负 ,由于 IGBT 内部阻尼管的存在 ,C3不能继续反向充电,而是经过 C2、IGBT 阻尼管回流 ,形成电流 i4,在 t4 时间,第二个脉冲开始到来 ,但这时 IGBTQ1 的 UE 为正,UC 为负,处于反偏状态 ,所以 IGBTQ1 不能导通 ,待 i4减小到 0,L1 中的磁能放完 ,即到 t5 时 IGBTQ1 才开始第二次导通 ,产生 i5 以后又重复 i1i4 过程,因此
16、在 L1 上就产生了和开关脉冲f(20KHz30KHz) 相同的交流电流。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 19 页 - - - - - - - - - 6 t4t5 的 i4 是 IGBT 内部阻尼管的导通电流,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, 因的存在令 C3 不能继续反向充电 , 而经过 C2、IGB
17、T 阻尼管回流所形成的阻尼电流 ,IGBTQ1 的导通电流实际上是i1。IGBTQ1 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,IGBTQ1 饱和导通 ,UC 接近地电位 ,t4t5, IGBT 阻尼管导通 ,UC 为负压(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2t4,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
18、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 IGBTQ1 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IGBTQ1 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 PWM 点有Vi 输入时、 V7 OFF时(V7=0V), V5等于 D6 的顺向 压 降 , 而 当V5V6 时,V7 转态为 OFF,V6 亦降至 D6 的顺向压降 , 而 V5 则由 C16、D6 放电。(3) V5 放电至小于 V6 时, 又重
19、复 (1) 形成振荡。“G点输入的电压越高 , V7处于 ON 的时间越长 , 电磁炉的加热功率越大,反之越小”。2.5 IGBT 激励电路振荡电路输出幅度约4.1V的脉冲信号 ,此电压不能直接控制IGBT 的饱和导通及截止 ,所以必须通过激励电路将信号放大才行,该电路工作过程如下 : (1) V8 OFF 时(V8=0V),V8V9,V10 为低,Q81截止、 Q4导通,+18V 通过 R23、Q4 和 Q1 的 E 极加至 IGBT 的 G 极,IGBT 导通。2.6 PWM 脉宽调控电路CPU 输出PWM 脉冲到由R30、C27、R31 组成的积分电路 , PWM 脉冲宽度越宽 ,C28
20、 的电压越高,C29 的电压也跟着升高,送到振荡电路 (G 点)的控制电压随着 C29的升高而升高 , 而 G点输入的电压越高 , V7 处于 ON 的时间越长 , 电磁炉的加热功率越大 ,反之越小。“CPU通过控制 PWM 脉冲的宽与窄 , 控制送至振荡电路 G的加热功率控制电压,控制了 IGBT 导通时间的长短 ,结果控制了加热功率的大小” 。2.7 同步电路市电经整流器整流、滤波后的 310V 直流电,由R15+R14、R16 分压产生V3,R1+R17、 R28 分压产生V4, 在高频电流的一个周期里,在 t2t4 时间 (图 1),由于 C14 两端电压为上负下正,所以V3V5,V7
21、 OFF(V7=0V),振荡没有输出 , 也就没有开关脉冲加至Q1的 G极, 保证了 Q1在 t2t4时间不会导通 , 在 t4t6 时间,C3 电容两端电压消失 , V3V4, V5 上升,振荡有输出 ,有开关脉冲加至 Q1 的 G 极。 以上动作过程 ,保证了加到 Q1 G 极上的开关脉冲前沿与 Q1 上产生的 VCE 脉冲后沿相同步。2.8 加热开关控制(1)当不加热时 ,CPU 17 脚输出低电平(同时 CPU 10脚也停止 PWM 输出), D7 导通,将 LM3399 电压拉低 ,振荡停止,使 IGBT 激励电路停止输出,IGBT 截止,则加热停止。开始加热时 , CPU 17 脚
22、输出高电平 ,D7 截止,同时CPU 10 脚开始间隔输出PWM 试探信号 ,同时CPU 通过分析电流检测电路和VAC 检测电路反馈的电压信息、VCE 检测电路反馈的电压波形变化情况 ,判断是否己放入适合的锅具,如果判断己放入适合的锅具 ,CPU10脚转为输出正常的 PWMR2110KR2210K981 4U2CLM339+5VR351K+5VZ EROC13104D71N4148+2.5V+0.25V+0.40VCPU 17AC1AC2+3-4BG125AL1 400uH12CN7LIN12CN8LOUTC30.3uF */1200VDCR1510KJ/2WR17510KJ/2WIBGT1F
23、GA25N120C25uF /400VDCR191KR16542312U2ALM339C162A222JC14471+18 VC152A102J+5VFANR15510KJ/2WR18 10KR210KR1427KJC12221+1.74V+1.71V2.7KJR285K1JC25101AC220VV3V4V5名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 19 页 - - - - - - - - - 8 信号,电磁炉进入正常加热状态 ,如果电流检测电路、 VAC 及 V
24、CE 电路反馈的信息 ,不符合条件 ,CPU 会判定为所放入的锅具不符(2)或无锅 ,则继续输出 PWM 试探信号 ,同时发出指示无锅的报知信息(见故障代码表 ),如 30 秒钟内仍不符合条件 ,则关机。2.9 VAC 检测电路AC220V 由 D17、D18 整流的脉动直流电压通过R40 限流再经过, C33、R39 C32 组成的型滤波器进行滤波后的电压,经 R38 分压后的直流电压,送入CPU6 ,根据监测该电压的变化 ,CPU 会自动作出各种动作指令。(1) 判别输入的电源电压是否在充许范围内 ,否则停止加热 ,并报知信息 (见故障代码表 )。(2) 配合电流检测电路、 VCE 电路反
25、馈的信息 ,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令 (见加热开关控制及试探过程一节)。(3) 配合电流检测电路反馈的信息及方波电路监测的电源频率信息,调控 PWM的脉宽 ,令输出功率保持稳定。“电源输入标准 220V1V 电压,不接线盘 (L1)测试 CPU 第 6 脚电压,标准为2.65V0.06V” 。2.10 电流检测电路电流互感器CT1 二次测得的AC 电压 ,经D1D4 组成的桥式整流电路整流、R12、R13 分压, C11 滤波,所获得的直流电压送至CPU5 脚,该电压越高 ,表示电源输入的电流越大, CPU 根据监测该电压的变化 ,自动作出各种动作指令 : (1)配合 VA
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