(通用)电磁炉工作原理详解

ma890

(原创)电磁炉工作原理详解
                                                                                                               
一、主振荡回路
它由IGBT1、C4、OUT1和OUT2之间所接的线盘构成。
其作用是在线盘中形成变化的振荡电流。
当IGBT1的G极有驱动电压时，IGBT1饱和导通，由300V---线圈---D级----S级形成通路，使线圈储存电能；
当IGBT1的G极无驱动电压时，IGBT1完全截止，线圈上电能由OUT2---C4右----C4左---OUT1---线圈----OUT2向C4冲电；当C4上的电压冲到最高时，此时C4上的电压通过C4右---OUT2---线圈---OUT1---C4左通路放电。当C4上的电压放电到最低时，G极通过控制电路后的又一个驱动电压会到来，再次使IGBT1导通。
如此周而复始，线圈上就形成了方向变化的振荡电流。
IGBT驱动电路
它由Q300、Q301、R300~R303、D300构成。
当B点有正方波脉冲到来时，Q301导通，Q300截止，由18V---Q301C极---Q301E极---R302---D点----R301----G点----IGBT管的G极----IGBT管的S极-----地，通过这条通路给IGBT管G极注入一个约17V左右的正向驱动电压，使IGBT1饱和导通；
当B点有负方波脉冲到来时，Q301截止，Q300导通，D点失去电压， IGBT管G极注入的电压消失，使IGBT1管迅速截止。
注：这里R303的作用是给B点提供一个偏置电压，使Q300、Q301能够迅速导通或截止。R302、R301是限流电阻，根据功率的不同这两个电阻尤其是R301选用阻值有所不同，R300是用防止输入的驱动电压过高而设的，有的在它两端还关联有一只15V~18V的稳压二极管，其作用与此相同。值得一提的是，IGBT管导通期间，注入G级的电压不得低于15V，否则IGBT管会因驱动不足致过热损耗而击穿。
驱动方波脉冲形成电路
　　它由U2D的10、11、13脚构成，其作用是形成用于驱动对管的方波脉冲。
　　它是将从10脚送来的已削波锯齿波脉冲与从11脚送来的PWM信号进行比较整形后，

从13脚输出得到近似于方波的脉冲信号，供驱动对管使用。
其11脚信号是从CPU的PWM输出端子经R414、R410得到。
四、锯齿波形成电路
它由R418、R412、C403、D400构成，不同的机型此电路有所不同。
它的工作频率受CPU送来的试探脉冲进行跟踪，还受U2C的14脚输出的同步检锅脉冲控制和进行波形修正，经CPU检测认为正确后然后才从CPU输出相应的PWM脉冲。
这里的D400还起到对形成的锯齿波进行限幅，削去脉冲尖顶的作用。使之形成的波形为近似方波，
同步检锅脉冲形成电路

它由R401、R402、R404~R408、R416、R417、C400~C402、U2C的8、9、14脚构成，其作用是输出同步检锅信号。正常情况下，9脚直流电压比8脚电压高，14脚就输出高电平，由于9脚工作时在直流电压上加有一个变化的电压（来自于IGBT管上变化的电流），14脚输出的高电平就同时叠加有一个变化的电压，此高电平电压去对后面的锯齿波形成振荡电路进行波形修正，输出开关方波脉冲。最终去控制IGBT管的工作开关同步。
注：此电路除对IGBT管进行开关同步外，还通过脉冲计数的方式对锅的有无进行检测，有人会问，锅检电路是由功率调节电路来实现的，其实不完全是，功率调节电路是对锅的大小、厚薄进行检测的，也就是只检测电流的大小，进而对电磁炉的功率实现自动调节。
六、上电延时保护电路及开关机电路

它由Q201、R209、R210、R219、D205、Q200、R214、R208、R211、R212构成，其作用是插上电源瞬间及关机时能够让IGBT管可靠截止。
当插上电源时，由300V经R209、R210、D205向Q201注入一个高电平，Q201导通，驱动对管B极电压经Q201的C、E极短路到地，而使IGBT管截止，同时由于5V形成后，CPU输出待机低电平，经R208加到Q200的B极的电压为低电平，Q200截止，Q201饱和导通，同样达到使IGBT管截止的目的。
开机时，CPU输出开机高电平到A点，经R208加到Q200的B极，使Q200导通，因R214阻值较小，Q201B极电压被拉低到导通电平以下，Q201截止，其任务全部交给检测电路和功率控制电路。若检测到电路正常，IGBT工作，若不正常，则CPU输出关机指令低电平，再次让Q201导通达到保护的目的。
注：图中标示的INT浪涌中断实际上连接的是CPU的开关机端口（即待机控制端子）。

七、浪涌保护电路：

它由R203~R207、R213~R218、C201~C207、D204、D206、U2B的6、7、1脚构成。
正常时，300V经R203、R204、D204、R206、R218加到6脚的电压比7脚电压低，1脚输出高电平，此时D206截止，CPU输出的开关机信号不受影响，电磁炉正常工作；
当电源有浪涌电压冲击时，300V经R203、R204、D204、R206、R218加到6脚的电压会上升，当6脚电压高于7脚基准电压时，1脚输出低电平，此时D206导通，将CPU输出的开机高电平钳位到，使R208、R211分压后加到Q200的电压低于导通电压，Q200截止，Q201饱和导通，切断IGBT管的驱动级输入电压，使IGBT管截止。

八、反压保护电路（又称反蜂压保护电路或反蜂高压保护电路）

它由IGBT管D极取样电路及U2A的4、5、2脚组成。
其作用是防止IGBT管因反蜂电压过高（也就是常说的反蜂脉冲过高）而击穿。
正常时，由同步取样电路送到4脚电压比5脚电压低，2脚输出高电平，此时对U2D的11脚送来的PWM脉冲电压没有影响，电磁炉正常工作；
当电流过大或某种原因使反蜂电压增高时，当4脚取得的脉冲电压高于5脚电压时，2脚输出低电平，通过R411将U2D的11脚送来的PWM脉冲电压幅度减小，使电磁炉输出功率降低，达到保护IGBT管的目的。

九、电流检测电路
它由电流检测取样变压器（俗称比流器）CT1、R100、D100~D103、VR1、R301构成。
其主要作用是将IGBT的工作电流转化为电压信号加到CPU，通过CPU对此电压进行处理后，去控制PWM信号的幅度，从而自动调节IGBT管的工作电流。

CT1初级流过的交变电流在次级端感应出一个变电压，此电压经R100限幅后送到D100~D103进行整流，再VR1调节后R301分压后加到CPU的电流检测端子，CPU通过检测到的电压与设定电压进行对比，去自动控制PWM信号的输出大小，达到自动控制IGBT管工作电流的目的。有的机型VR1是并接在比流器次级，先调幅度后整流得到检测电压的。
注：此电路除可以调节电流大小以外，还用于对所放锅的大小、厚薄进行检测。

十、输入电压检测电路
此图有误，在实际应用中，R200、R220前端应各接有一只整流二极管至交流220V的两个输入端子上，它由这两个二极管、R200、R201、R220、R221、R202、C200共同组成。其作用是检测市电输入电压的大小，实现市电过压、欠压保护。
市电电压经二极管整流后得到的脉动直流电压，经R200、R201、R220、R221降压限流后，再经R202分压，C200滤波后得到一个直流取样电压，输入到CPU的电压检测VIN端子上，此电压与CPU内设定的电压进行对比识别，若此电压高于或低于设定电压值时，CPU认为输入的电压过高或过低，待机端子输出关机指令，迫使IGBT管停止工作。

十一、炉面、线盘、IGBT管温度检测电路
                                      

它们都是利用负温度系数热敏电阻的特性将工作温度转换成电压信息，加到CPU各自的检测端子上，CPU检测到此电压信息超过设定时，通过CPU待机控制端子输出关机批令，IGBT管停止工作。
此电路极其简单，这里不再一一阐述。

十二、散热风扇驱动电路
此电路较为简单。
正常时，CPU的FAN端子输出高电平，经R506、R509加到Q501的B极，Q501饱和导通，VCC的18V电压全部加到散热风扇的两端，风扇正常旋转对IGBT管的散热进行散热。
当CPU的FAN端子输出低电平0V时，经R506、R509加到Q501的B极电压消失，Q501截止，风扇两端的电位相同，没有电压降，风扇停转。


功率管换好后不要先接线圈盘试机，在保险管处或线圈盘处接一个100W或200W的灯泡通电再加锅试机，如果灯泡暗红开启电磁炉灯泡亮度不变，应检查面板控制，微电脑供电，副电源等电路。
如灯泡很亮说明IGBT完全导通，如去掉灯泡接线圈通电开机必定烧IGBT管，应主查驱动，谐振电容，高压蒸流等电路。
如果灯泡暗红开启电磁炉灯泡一亮一暗的闪烁，但把锅抬起灯泡很亮属于抬锅即炸IGBT，应主查CPU驱动电路谐振电容，线圈，谐振电容搭配是否合适。
如果加锅开通电磁炉灯泡一亮一暗地闪烁或一亮即暗，重开电源还是这样说明电磁炉基本好了。



电磁炉屡损IGBT功率管的八大因素
　　在电磁炉的维修中，功率管的损坏占有相当大的比例，若没有查明故障原因就贸然更换功率管，会引起再次损坏，笔者在电磁炉的维修中经过不断摸索和总结，归纳出损坏功率管的八大原因，供同行们参考。
原因一：0.3uf/1200v谐振电容，5uf/400v滤波损坏或容量不足。

　　在电磁炉中，若0.3uf谐振电容，5uf滤波电容容量变小，失效或特性不良，将导致电磁炉LC振荡电路频率偏高，从而引起IGBT管的损坏，经查其他电路无异常时，我们必须将这两个电容一起更换。

原因二：IGBT管激励电路异常

　 振荡电路输出的脉冲信号不能直接控制IGBT管饱和，导通，截止，必须通过激励电路脉冲信号放大来完成，如果激励电路出现问题，高电压就会加到IGBT管的G极，导致IGBT管瞬间击穿，常见为驱动管S8050,S8550连带损坏。

原因三：同步电路异常

　 同步电路在电磁炉的主要作用是保证加到IGBT管的G极上的开关脉冲前沿与IGBT管上的VCE脉冲后沿同步，当同步电路工作异常时，导致IGBT管瞬间击穿损坏。

原因四：18V工作电压异常

在电磁炉中，当18V工作电压异常时会使IGBT管激励电路，风扇散热系统及LM339工作异常，导致IGBT管上电瞬间损坏。

原因五：散热系统异常

　 电磁炉工作在大电流状态下，其发热量大，如果散热系统出现故障会导致IGBT管过热损坏。

原因六：单片机异常

单片机内部异常会因工作频率异常而烧毁IGBT管

原因七：VCE检测电路异常

　 VCE检测电路将IGBT管的集电极上的脉冲电压通过电阻分压，取样获得其取样电压，此电压变化的信息送人CPU，CPU监测该电压的变化，发出各种相应指令，当VCE检测电路异常时，VCE脉冲幅度值超过IGBT的极限值，从而导致IGBT 的损坏

原因八：用户锅具变形或锅底凹凸不平

　 在锅底产生的涡流不能均匀的使变形的锅具加热，从而锅底温度传感器检测失常，CPU因检测不到异常的温度而继续加热，导致了IGBT 的损坏。
    如果一台电磁炉IGBT管损坏,首先更换新的同规格保险,接下来我们要测量220V整流桥堆是否击穿,如果完好则在不接IGBT管前题下通电测量桥堆正负输出端电压是否为300V左右,如果输出电压太低则检查5UF电容(或是4UF)是否容量减小,对于烧IGBT管的电磁炉更换新管后直接更换驱动对管S8050和S8550。一切就绪后在线圈任一端串接一个100W的灯泡，加锅，接通电源：
      1. 若灯泡暗红（适用于插上220V后待机指示灯亮），开启电磁炉电源，灯泡一亮一暗地闪烁，（而插上220V后待机指示灯不亮），开启电磁炉电源，灯泡一亮即暗重开电源也是一亮即暗，表明电磁炉已经基本OK了。
      2. 若灯泡很亮，表明IGBT管完全导通。此时，若拆除灯泡通电工作，必烧IGBT管！应主要查修驱动、谐振电容、高压整流等电路。
      3. 若灯泡暗红，开启电磁炉电源，灯泡亮度不变。则应主要查修面板控制、微电脑供电、副电源等电路。
      4.若灯泡暗红，开启电磁炉电源，灯泡一亮一暗地闪烁,但把锅具抬起灯泡很亮，属于抬锅炸IGBT，应检查CPU、驱动、线盘，大多数是损坏。
      5.最后在取下灯泡复原之前,我们一定要检查一下0.2UF或是0.3UF的电容是否容量变小,因为它的容量减小会出现开始能正常加热.几秒钟或几十分钟后 再重复损坏IGBT管。
      6.补充一下，在IGBT管损坏时最好先把0.2UF,0.3UF,5UF电容，驱动电路，用于同步电路，高压保护等等电路的大功率电阻阻检查一下看是否坏了再装IGBT管。