电磁炉各单元电路原理解析.pdf(3)

其工作机理是：Vc电压经电流R103～R106及电压R107分压后，获得约7．56V的电压，该电压加到稳压管Z11的阴极，当Vc电压过低，使加在整流二极管Z11阴极的电流超过15V时，稳压二极管Z11击穿，脉宽调制功率信号PWM回路的控制继电器Q16导通，将脉冲调制功率信号PWM的电流拉低，IGBT的驱动电路停止输出驱动电流，从而使IGBT可靠截止，达到保护IGBT的目的。图3-3-8澳洲袋鼠UC18电磁炉Vc保护电路原理图图3-3-9是九阳JYC-19POWER电磁炉的Vc过压保护电路原理图。图3-3-9九阳JYC-19POWER电磁炉的Vc过压保护电路原理图Vc电压经电容R17、R18、R45、R50、R23、R24分压取样后，获得约1．72V的电压，第12页，共28页小苗家电维修部资料收藏该电阻经整流二极管Z3、电阻R28、电容C16加到二极管Q6的栅极。当Vc电压低于一定幅值后，稳压二极管Z3被击穿，控制继电器Q6导通，脉宽调制电压讯号PWM功率脉宽经电容R33被拉低，接近地电位，IGBT的驱动电流信号输出电路停止输出，从而使IGBT截止，使IGBT得以可靠保护。

图3-3-10为富士宝IH-P205C电磁炉Vc过压保护电路原理图。图3-3-10富士宝IH-P205C电磁炉Vc过压保护电路原理图Vc电压经电容R25、R34、R15分压取样后，获得约1．67V的电压，然后加在电压非常器⑥脚(反相输入端)；+18V电源经电阻R12、R14分压获得约6．08V电压，接在电压非常器⑦脚(同相输入端)。当Vc电压低于一定值时，电压非常器的①脚(输出端)输出低纹波，使得脉冲调制功率信号PWM电平经电容R13被短接到地，从而使电压非常器的⑤脚同相输入端的电压高于④脚反相输入端的功率，电压相当器的②脚(输出端)即驱动电路功放输出为低纹波，驱动继电器Q2截止，Q1导通，使IGBT可靠截止而得以保护(Q2、Q1图中未画出)。在非常器的⑥脚反相输入端接有电容C27，起抗干扰作用，以避免电磁炉在正常工作时，高频感应信号对其造成干扰。图3-3-11是乐邦LBC-20CH2／EH1电磁炉Vc过压保护电路原理图。图3-3-11乐邦LBC-20CH2／EH1电磁炉Vc过压保护电路原理图该电磁炉各种保护电路及同步电路全部直接接到单片机上，因此电路变得非常简单。Vc电压经R001、R003、R304分压后，获得约156．31V电压，该功率经电容R005加至单片机的18脚，单片机按照加至18脚的电压的高低差异状况，与其外部的基准值非常后，作出Vc过压保护的动作。

3．4同步电路同步电路是电磁炉中非常重要的单元电路之一。那么，什么是同步电路呢?电磁炉中为第13页，共28页小苗家电维修部资料收藏什么要修改同步电路呢?由第1章介绍的电磁炉的加温工作机理可知，电磁炉电路实质上是一种典型的LC型单管低频振荡电路。当电磁炉处于正常工作状况时，IGBT处于迅速、交替的饱和导通与截止状态。电磁炉设定在不同的功率挡位时，IGBT饱和导通与截至的时间比重不同(实质是驱动IGBT的脉宽电压的信噪比不同)。当IGBT饱和导通时，施加在加温线圈盘中两端的电流的极性为上“+”下“-”。由物理知识了解，由于电感中的电压不能突变，流过IGBTC、E极之间的电流是慢慢减少的。当电流减小至某一值时，IGBT应当及时截止，以防止大电流将其击穿。在IGBT截止的瞬间，在加热导线盘两端感应一逆向电动势，反向电动势的极性为上“-”下“+”，以阻止电流突变，该反相电动势向低频振荡电容C充电。当该正向电动势向低频驻波电容充电到一定功率时，高频振荡电阻C又向电圈盘放电，如此充电、放电反复循环，于是加热导线盘L与低频驻波电容C产生LC阻尼振荡，振荡所形成的低频电场通过电磁炉台面上的锅具上面，在锅具的上面感应产生涡流，将电磁能转换为锅具的热能，该阻尼振荡的力度也愈发越小。

在振荡的早期，即IGBT截止的早期，加在IGBTC、E极上的电压比较高，这之后应保证IGBT可靠截止，否则高功率产生的大电压将会导致IGBT损坏。综上所述，电磁炉工作在不同的工作状况时，IGBT的工作状况均应与加热导线盘两端所加功率的状况维持协调，也就是说IGBT的驱动电流信号应与加温线圈盘两端所加功率的状况维持协调，能够推动协调功能的电路就称作同步电路。通过下面对电磁炉加温过程的分析，读者需要知道电磁炉中要修改同步电路的缘由了。那么电磁炉中功率IGBT是如何与加圈盘两端所加电压的状况维持协调、同步的呢?为了使IGBT与加热导线盘两端所加电阻的状况维持同步，在所有的电磁炉中均采用如下电路结构方式：在加圈盘的两端，通过电阻分压后取得一组较低的电压取样信号，该取样电压加在功率相当器(规格一般为LM339)的同相输入端与反相输入端。IGBT在导通和截止时，输入电压非常器的同相输入端与反相输入端的电压高低差异不同，因此在电压非常器的输出端形成一系列方波信号，该方波信号就是电磁炉的同步电压信号。同步转速信号控制IGBT与加温线圈盘两端所加功率状态维持同步的方法只有一种，那就是控制IGBT的驱动电流信号VD的占空比。

随功率挡位调节的不同，IGBT导通时间不同，其占空比也不同。功率调节在大挡位时，占空比就大；反之，功率调节在小挡位时，占空比就小。不同信噪比的方波电流信号作为信号源调制积分电路，便形成不同幅值的锯齿波(或称三角波)电压，该电压与PWM电压经电压非常器变换后，产生与不同功率相协调的驱动信号。也就是说，同步电路的输入信号电流取自IGBT，监测IGBT的工作状况，同时同步电路的输出端又与脉冲调制功率信号PWM进行混合调制，产生IGBT的同步驱动信号，从而超过IGBT与加热导线盘两端所加电流的状况协调，亦即同步。同步讯号调制驱动信号的电路构架通常有下列两种：一种是同步电路的输出端信号通过直接调制脉宽电压信号，然后经功率非常器变换后送到IGBT的驱动级电路，由驱动级电路造成IGBT驱动电流，即VD电压。图3-4-1是九阳JYCP-19T电磁炉同步电路原理图。第14页，共28页小苗家电维修部资料收藏图3-4-1九阳JYCP-19T电磁炉同步电路原理图加热导线盘上端的电流经电阻R401、R416、R402分压后加到电压非常器U2的反相输入端⑧脚；加热导线盘的左端电压(即IGBT集电极)经电容R405、R406、R417、R407、R408加到电压非常器U2的同相输入端⑨脚。

电容00、01为抗干扰电容。电磁炉正常工作时，在电压非常器U2的输出端14脚输出方波信号，该方波信号经电容R418／R412／R413、电容03、二极管D400变换后产生锯齿波电压，并加到电压非常器U2的⑩脚(反相输入端)，与11脚同相输入端的PWM信号进行非常后形成同步电压纹波驱动信号，该电压纹波驱动信号经二极管Q300和Q301、电阻R301和R302组成的电路放大后驱动IGBT，使其在不同功率下同步地导通、截止。图3-4-2为半球CL-180D电磁炉同步电路原理图。图3-4-2半球CL-180D电磁炉同步电路原理图加热导线盘的上端电压经电容R1、R2和R12分压后加到电压非常器的⑨脚(同相输入端)；加热导线盘的下端电压经电容R5、R6和电压R8分压后接电压非常器的⑧脚(反相输入端)。电磁炉在正常工作时，电压非常器的14脚(输出端)输出一系列随电压变化的方波信号，方波信号直接接到电流非常器的11脚(同相输入端)，以调制脉宽调制功率信号，也就是电压纹波，从而产生同步功率脉宽驱动电流信号，该驱动信号经电容R15送至功率相当器的④脚(反相输入端)，与电压非常器的⑤脚(同相输入端)所接的一固定电平进行非常放大后，获得一组驱动电压信号，该驱动功率信号送至驱动输出级，经驱动输出级放大后，获得IGBT第15页，共28页小苗家电维修部资料收藏的驱动电压信号，使IGBT在不同功率下同步地导通、截止。

同步电路的详细工作机理，请见本书第4章的相关内容。3．5锅具检测电路锅具检测电路一般也简称为检锅电路，它是各款电磁炉都必不可少的电路，也是比较重要的电路，检修任何一款电磁炉，都首先要清楚楚这款电磁炉的锅具测量电路的工作机理。锅具检测电路的结构方式有太多种，但其工作机理却不外乎两种。第一种锅具检测原理是：单片机通过测试单位时间内反馈回单片机的脉冲个数的多少，判断电磁炉的台面上是否摆放有锅具及锅具的颜色、放置的位置和锅具的顶部厚度是否适合。基于这些机理进行锅具测量的电路基本上都是从同步电路处(即电流非常器的输出端，下同)引发一系列方波脉冲送至单片机。还有的例如美的、苏泊尔等品类的电磁炉中，有个别型号的锅具测量信号端与推进电流信号共用一个单片机端口。在电磁炉开机时，该端口向同步电路的输出端发送一系列推进脉冲串，该脉冲串也称开机试探信号，该开机试探信号打破电磁炉的同步电路在静态时的平衡状况，迫使电磁炉的IGBT进入振荡工作状况，然后单片机根据从同步电路输出端反馈出来至单片机的脉冲个数，判断电磁炉的台面上是否摆放有锅具，以及锅具的材质、位置和锅具的顶部厚度是否符合要求。当电磁炉台面上摆放有符合要求的锅具时，IGBT的振荡比较然后阻尼振荡，在单位时间内反馈回单片机的脉冲个数相对较少，单片机根据此脉冲个数判定电磁炉上摆放有锅具，而且锅具摆放的位置、锅具的颜色或者锅具的顶部宽度均符合要求；当电磁炉的台面上未摆放锅具，或者所存放的锅具的颜色、位置、锅具的顶部的厚度不符合要求时，IGBT的振荡比较然后自由振荡，在单位时间内从同步电路的输出端向单片机反馈的脉冲个数相对较差，单片机根据此脉冲反馈讯号，判断电磁炉的台面上未存放锅具，或者锅具的摆放位置、锅具的颜色不符合规定。

另一种锅具检测原理是：单片机通过测试电路中某一点的电位变化状况来判定电磁炉的台面上有无锅具及锅具的材质、位置能否依照规定。基于这些电路原理进行锅具测量的电路，其结构方式通常有下列3种。①第一种锅具测量电路选用功率互感器测试方法，该模式只是最常用的一种锅具检测方法。其机理是借助电压互感器测量主回路中电流的变化状况，经过二极管整流处理后，获得一个随电磁炉工作功率变化而变化的电流信号，然后将该电压信号送至单片机。单片机根据该电阻信号的高低差异幅度辨别电磁炉台面上是否摆放有锅具，以及锅具所摆放的位置、锅具的颜色是否符合规定。电流互感器的接法通常都是并联在桥式逆变器的胆机，也有的电磁炉将电压互感器并联在功耗IGBT的发射极。②第二种锅具测量电路原理是运用电阻降压式获得工作功率、电压信号，即在IGBT的发射极与桥式逆变器之间并联一只电容值很小的电压电流(一般选用一截比较粗的康铜丝)，根据电磁炉在不同工作状况下(有锅具和无锅具时的工作电压不同)该电容上的电流幅度不同，检测主回路电压的差异状况，从而取得一个很微弱的信号电压。该信号电压通常分为两路，分别送入运算放大器：一路经运算放大器放大后送至单片机，单片机根据该能够反应主回路电阻变化状况的电流信号的高低，判断电磁炉的台面上是否摆放有锅具，以及锅具的材质、放置的位置能否依照规定；另一路经运算放大器放大后送入单片机的另一个端口，单片第16页，共28页小苗家电维修部资料收藏机按照此电压信号的差异幅度作电磁炉的过流保护。

③第三种锅具测量电路是借助在桥式逆变器的正极与整机的电极之间并联一只电容值很电压，该信号电流经运算放大器放大后送入单片机，从而推动锅具的测试及整机过电流保护。图3-5-1是万家乐MC18AC电磁炉的锅具测量电路原理图。该款电磁炉的锅具检测电路是典型的借助测试单位时间内脉冲个数的方法进行测试锅具的。在同步电路的功率相当器IC1C(LM339)的13脚(输出端)，通过插线排CN1-3将同步脉冲电流信号送入单片机的锅具检测端口，即PAN端口。电磁炉在正常工作时，在电压非常器IC1C的13脚(输出端)输出一系列方波脉冲。图3-5-1万家乐MC18AC电磁炉的锅具测量电路原理图电磁炉进入待机状况时，经电容分压，同步电路的电流比较器IC1C的⑩脚(反相输入端)的电压约为3．07V(以直流电压为+310V计算)，11脚(同相输入端)的电压约为3．34V。

所以，当电磁炉进入待机状况时，电压非常器IC1C的13脚(输出端)输出为高电平。按下关机键后，单片机通过插线排CN1-5输出数毫秒宽的高转矩开机脉冲讯号IGBTEN，该高电平开机脉冲信号通过电阻C20耦合至功率比较器IC1C的⑩脚反相输入端，并使该脚的电平低于11脚(同相输入端)的栅极，从而改变同步电路的电流非常器IC1C在待机时的平衡状态，13脚(输出端)变为低电平。IC1C的13脚输出低纹波信号后，电压相当器IC1A的⑥脚(反相输入端)的电流瞬时提高，并且超过⑦脚(同相输入端)的电平调制功率信号，则①脚(输出端)输出高转矩，IGBT的驱动电流信号输出电路输出驱动电流信号，使IGBT突然导通，然后低频驻波电容与加热导线盘形成高频震荡。当电磁炉上摆放有符合要求的锅具时，高频振荡时传递出的能量被锅具吸附，此时低频振荡比较于阻尼振荡，在单位时间内，从电压相当器Ic1C的13脚(输出端)输出的脉冲个数相对较少；当电磁炉上没有摆放锅具，或者所摆放的锅具的颜色、放置的位置及锅具的顶部厚度不符合要求时，高频振荡电路比较于是自由振荡，在单位时间内，从电压非常器ICIC的13脚(输出端)输出的脉冲个数相对较差，单片机根据此端口在单位时间内输入的脉冲个数的多少，与其外部程序设置的数值进行相当，从而推断电磁炉上是否摆放有锅具，以及锅具颜色、位置和上面宽度是否符合规定。

第17页，共28页小苗家电维修部资料收藏图3-5-2是TCL的TC1919G电磁炉的锅具测量电路的机理图。该款电磁炉的锅具检测原理与万家乐MC18AC电磁炉的锅具检测原理相同。从同步电路的功率非常器U1A的①脚(输出端)输出的电流经电感R50由插线排CN1-3送入单片机的锅具检测端口，即PAN端口。与万家乐MC18AC电磁炉的锅具检测端口所不同的是，该机的PAN端口是个复用端口，有下列两个功能：第一个功能是，在开机之初，单片机先从该端口输图3-5-2TCLTC1919G电磁炉的锅具测量电路的机理图出数毫秒宽的低纹波开机脉冲电流信号，以打破同步电路电压非常器的初始平衡状况，使IGBT导通，高频自激电容与电圈盘并联形成高频振荡；第二个功能是，当IGBT导通，电路造成高频振荡后，该端口又成为锅具检测信号的输入端口。从电压非常器U1A的①脚输出端输出一系列方波信号送至单片机的PAN端口，单片机根据单位时间内输入此端口

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