若电磁炉的检测和控制电路出现故障,则可能会造成电磁炉无法正常工作的故障,例如不开机、不加热、无锅不报警等。对检测和控制电路进行检修时,应首先了解其信号流程和检修流程。
1.检测和控制电路的信号流程
图5-11所示为典型电磁炉检测和控制电路的信号流程,电源供电电路为检测和控制电路提供工作电压。
图5-10 德昕S—188 C16型电磁炉的检测和控制电路
图5-11 典型电磁炉检测和控制电路的信号流程
温度检测电路的温度检测信号、过电压保护电路的过电压信号、IGBT温度检测输出的温度信号、保护检测电路的保护信号以及操作按键送来的人工指令,都送往微处理器中,经内部处理后,输出PWM信号,送往PWM调制电路中,同时同步振荡电路送来的锯齿波脉冲也送往PWM调制电路中,经PWM调制电路处理后输出驱动信号送往IGBT驱动电路,再去驱动功率输出电路中的IGBT工作。
微处理器MCU工作后,输出的报警信号送往报警驱动电路中,同时也输出风扇驱动信号驱动风扇工作。
2.检测和控制电路的检修流程分析
图5-12所示为格兰仕C16A型电磁炉检测和控制电路,由于格兰仕C16A型电磁炉的检测和控制电路相对比较复杂,因此将其分为微处理器MCU部分和工作状态检测部分进行分析。
图5-12 格兰仕C16A型电磁炉检测和控制电路
(1)微处理器MCU及外围电路的检测要点
对于微处理器MCU部分的检修,应根据其信号流程逐级进行检测,从而查找故障线索,判定故障部位,图5-13所示为微处理器MCU部分的检测流程分析。
图5-13 微处理器MCU部分的检测流程分析
①微处理器MCU(HMS87C1202A)的⑤脚为+5V电压供电端。对微处理器MCU的供电电压进行检测,若电压不正常,则应对供电电路中的元器件进行检测(D3~D6、C7、7805等)。若供电电压正常,则应继续检测晶振信号以及输出的信号等。
②微处理器MCU(HMS87C1202A)的⑪脚和⑫脚外接晶体OSC,用来产生时钟振荡信号。对微处理器MCU的时钟晶振信号进行检测,若信号不正常,则可能是晶体或微处理器MCU本身损坏。
③微处理器MCU(HMS87C1202A)的⑩脚输出PWM驱动信号,送往PWM调整电路中。对微处理器MCU输出的PWM驱动信号进行检测,在供电电压和晶体OSC正常的情况下,若无PWM信号输出,则可能是微处理器MCU本身损坏。
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此外,微处理器MCU(HMS87C1202A)的③脚为检锅信号输入端,与锅质检测电路相连;⑦脚输出蜂鸣器控制信号,控制蜂鸣器BUZ工作;⑳脚输出风扇驱动信号,驱动风扇工作;⑮~⑲脚与操作显示电路相连,用来输送人工指令,或输出指示灯控制信号。
(2)工作状态检测电路的检测要点
电磁炉工作状态检测电路主要是过电流、过电压检测电路、灶台温度和门控管温度检测电路,此外还包含同步振荡和脉宽调制等电路,这些电路大都是由电压比较器LM339和运算放大器LM324芯片组成的,每个单元电路之间都有一定的相互关联,检测关键部位的信号波形是判别故障的重要手段,主要检测点及波形如图5-14所示。
①电压比较器LM339的③脚为+12V电压供电端,LM324的④脚为+12V电压供电端。对电压比较器LM339和LM324的供电电压进行检测,若供电电压不正常,则应对+12V供电电路进行检测,若供电电压正常,则应继续检测其输入和输出是否正常。
②由功率输出送来的IGBT的C极取样信号和炉盘线圈供电端的取样信号,分别送入电压比较器U3B(LM339)的⑥脚和⑦脚。对U3B输入的信号进行检测,若不正常,则应检查功率输出电路部分,若正常,则应检测输出。
③电源启动时,12V直流电源经R44和R37为C11充电,使U3D的⑩脚电压升高,当⑩脚电压超过U3D的⑪脚电压时,U3D输出低电平,D11导通,C11放电,U3D的⑩脚电压下降,U3D输出高电平,D11截止,电源又为C11充电,这样就在U3D的⑩脚上形成了锯齿波信号,该信号加到U3A的④脚上。对U3的⑩脚锯齿波信号进行检测,若无该信号,则可能是U3本身损坏。
若电压比较器U3B的⑥脚电压升高,①脚会输出一个高电平信号使晶体管Q2导通,然后使U3C的⑧脚电压升高,会使⑭脚输出的电压发生变化,使U3D产生的振荡信号与功率输出电路同步。
④由微处理器MCU输出的PWM驱动信号,经电阻器电容器滤波后,送入LM324的⑤脚,经功率调整后,再由⑦脚输出,送往U3A(LM339)的⑤脚,经PWM调整后,由U3A的②脚输出PWM调整信号,送往IGBT管驱动控制电路中。对U3A的②脚输出的PWM调整信号进行检测,若输入正常而无输出,则可能是U3本身损坏。
⑤另一路IGBT的C极取样信号送入电压比较器U1B(LM339)的⑥脚,然后由①脚输出,加到U1A的④脚,再由②脚输出检锅,送往微处理器MCU。对U1A的②脚输出的检锅信号进行检测,在IGBT的C极取样电压正常的情况下,若无输出,则可能是U1本身损坏。
⑥IGBT驱动控制电路U4(TA8316)的②脚为18V直流电压输入端。对U4的供电电压进行检测,若供电电压不正常,则应对供电电路进行检测,若供电电压正常,则应对输入及输出的PWM驱动信号进行检测。
⑦IGBT驱动控制电路U4的①脚为PWM调整信号输入端,经内部电路处理后,由⑦脚输出,送往功率输出电路中。对IGBT输出的PWM驱动信号进行检测,在供电电压和输入正常的情况下,若无输出,则可能是U4本身已经损坏。
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除了微处理器MCU部分,电磁炉中的检测和控制电路根据其功能的不同,可以将电压比较器部分细分为电压检测电路、同步振荡电路、IGBT过电压保护电路、浪涌检测电路、锅质检测电路、PWM调整电路以及报警驱动电路等部分,下面就介绍一下典型电磁炉电压比较器部分的电路划分。
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图5-14 电压比较器LM339和LM324部分的检修流程分析
•电压检测电路
图5-15所示为典型电磁炉的电压检测电路,交流220V经降压变压器输出交流电压后,先经二极管D3、D4、D5、D6桥式整流后,再由电阻器R99、R98分压,电容器C24滤波后,将得到的电压检测信号送往电压比较器U2A(LM339)的②脚中,U2A(LM339)的③脚作为基准电压,当②脚电压高于③脚电压时,电压比较器U2A(LM339)的①脚输出低电平,并经二极管D25传送给微处理器MCU中,当电压检测信号过高时,微处理器MCU会发出停机指令并控制蜂鸣器发出报警提示声。
图5-15 典型电磁炉的电压检测电路
•同步振荡电路
如图5-16所示为典型电磁炉的同步振荡电路,同步振荡电路是产生脉冲信号的重要电路,在电磁炉中用于保持IGBT驱动信号和LC谐振电路的同步,使其能够稳定的工作。该电路主要由电压比较器和一些外围辅助元器件构成。
图5-16 典型电磁炉的同步振荡电路
电磁炉电路中使用IC3C(LM339)电压比较器作为同步振荡的控制电路,炉盘线圈的取样信号和IGBT的C极取样信号,由⑧脚和⑨脚输入,经LM339后产生同步振荡信号,由⑭脚输出,送往后级电路中。
•IGBT管过电压保护电路
图5-17所示为典型电磁炉的IGBT过电压保护电路,沿IGBT的C极可查找出一个电压比较器,IGBT的C极的工作电压经限流电阻后送到电压比较器IC3B(LM339)的⑥脚,电压比较器的输出端①脚输出过电压保护信号去控制PWM调制电路或微处理器(MCU)。
图5-17 典型电磁炉的IGBT过电压保护电路
•浪涌保护电路
如图5-18所示为典型电磁炉的浪涌保护电路。该电路主要由RC并联电路、电压比较器U2A和一些其他元器件构成,其中电压比较器U2A的④脚为基准电压、⑤脚为比较电压、②脚为电压输出端。
图5-18 典型电磁炉的浪涌保护电路
电磁炉正常工作时,电压比较器U2A的⑤脚电压低于④脚的电压,②脚输出低电平,使Q6截止,此时,电压比较器U2D的⑬脚输出正常的驱动信号给IGBT驱动电路;当输入的电压出现冲击性高压时,浪涌电压取样信号经RC并联电路(C15、R40)、R41、D19等送入电压比较器U2A的⑤脚,此时,⑤脚电压高于④脚的电压,②脚输出高电平,Q6导通,使电压比较器U2D的⑬脚对地短路,无法为IGBT驱动电路输送驱动信号,从而使IGBT停止工作,起到保护IGBT的作用。
•锅质检测电路
如图5-19所示为典型电磁炉的锅质检测电路,交流220V电压进入电磁炉,经桥式整流堆输出直流300V的电压,直流300V经过平滑线圈L1送到炉盘线圈上,当锅具放到灶台上时,炉盘线圈的辐射磁场会在锅底形成电磁涡流而发热,锅具本身就形成了电路的一部分。电路呈阻尼振荡状态,无锅时电磁炉负载小,为自由振荡,两者的频率不同,微处理器根据输入的脉冲频率,作为检锅的依据。
图5-19 典型电磁炉的锅质检测电路
炉盘线圈与谐振电容构成并联谐振电路,从炉盘线圈两端分别取出一个信号经过电阻器R18、R19和R20送到电压比较器LM339(IC2B)的⑥脚和⑦脚中。以⑥脚的电压为基准,若炉盘线圈电流信号有变化就会使⑦脚输入的电压发生变化。
如果⑦脚的输入电压低于⑥脚,那么电压比较器LM339(IC2B)的①脚输出低电平,如果⑦脚的输入电压升高超过了⑥脚的电压,那么电压比较器LM339(IC2B)的①脚输出高电平。
因此,当LM339(IC2B)的①脚输出的电压发生变化,就表明被检测的锅具也发生了变化。锅质检测电路将输出检锅信号送入微处理器(MCU)进行控制。
•PWM调制电路
图5-20所示为典型电磁炉的PWM调制电路。同步振荡电路U2B的①脚输出的锯齿波信号加到电压比较器LM339(U2D)的⑩脚。同时,由微处理器(MCU)控制电路送来的PWM脉冲信号经电阻器R23、R24、R25和电容EC5、C11平滑为直流电电压信号,送入PWM调制电路中的电压比较器LM339(U2D)的⑪脚,U2D的⑬脚输出的脉宽调制信号(PWM),其脉冲宽度受直流电压的控制。同时与LC谐振电路保持同步关系。PWM信号经功率放大后去驱动IGBT。
图5-20 典型电磁炉的PWM调制电路
•报警驱动电路
如图5-21所示为典型电磁炉的报警驱动电路。蜂鸣器驱动脉冲信号经晶体管Q16、Q15放大后送入运算放大器IC3C(SF324)的⑨脚,放大后由⑧脚输出,该信号经电阻器R98、晶体二极管D27、晶体管Q17送到运算放大器IC3D的⑬脚。运算放大器IC3D的⑭脚输出脉冲驱动信号,驱动蜂鸣器发出声响。
图5-21 典型电磁炉的报警驱动电路
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