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      458系列電磁爐維修手冊

      (一)

      [日期:2005-11-16] 來源:勁霸廚具事業部  作者: [字體: ]

      機型名稱 內容介紹
         本<<手冊>>是針對勁霸電器設計開發的458系列電磁爐售后服務用途而編寫,共分三大部分,第一部分主要介紹電磁加熱的原理及458系列電磁爐簡介, 第二部分為458系列電磁爐原理分析,第三部分介紹電路的檢測方法及標準,并針對檢測時出現的不良情況給出對策,而且介紹一些故障案例供維修時作參考。


      技術支持 : 勁霸電器
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      FAX : (0757)28304968
      E-mail :
      地址 : 廣東省佛山市順德區容桂鎮華口工業區46號
      郵政編碼 : 528305


      目錄
      一、簡介
      1.1  電磁加熱原理
      1.2  458系列簡介
      二、原理分析
      2.1  特殊零件簡介
      2.1.1  LM339集成電路
      2.1.2  IGBT
      2.2  電路方框圖
      2.3  主回路原理分析
      2.4  振蕩電路
      2.5  IGBT激勵電路
      2.6  PWM脈寬調控電路
      2.7  同步電路
      2.8  加熱開關控制
      2.9  VAC檢測電路
      2.10  電流檢測電路
      2.11  VCE檢測電路
      2.12  浪涌電壓監測電路
      2.13  過零檢測
      2.14  鍋底溫度監測電路
      2.15  IGBT溫度監測電路
      2.16  散熱系統
      2.17  主電源
      2.18輔助電源
      2.19  報警電路
      三、故障維修
      3.1  故障代碼表
      3.2 主板檢測標準
      3.2.1主板檢測表
      3.2.2主板測試不合格對策
      3.3  故障案例
      3.3.1 故障現象1

      一、簡介
      1.1  電磁加熱原理
       

      電磁灶是一種利用電磁感應原理將電能轉換為熱能的廚房電器。在電磁灶內部,由整流電路將50/60Hz的交流電壓變成直流電壓,再經過控制電路將直流電壓轉換成頻率為20-40KHz的高頻電壓,高速變化的電流流過線圈會產生高速變化的磁場,當磁場內的磁力線通過金屬器皿(導磁又導電材料)底部金屬體內產生無數的小渦流,使器皿本身自行高速發熱,然后再加熱器皿內的東西。

      1.2  458系列筒介
      458系列是由建安電子技術開發制造廠設計開發的新一代電磁爐,介面有LED發光二極管顯示模式、LED數碼顯示模式、LCD液晶顯示模式、VFD瑩光顯示模式機種。操作功能有加熱火力調節、自動恒溫設定、定時關機、預約開/關機、預置操作模式、自動泡茶、自動煮飯、自動煲粥、自動煲湯及煎、炸、烤、火鍋等料理功能機種。額定加熱功率有700~3000W的不同機種,功率調節范圍為額定功率的85%,并且在全電壓范圍內功率自動恒定。200~240V機種電壓使用范圍為160~260V, 100~120V機種電壓使用范圍為90~135V。全系列機種均適用于50、60Hz的電壓頻率。使用環境溫度為-23℃~45℃。電控功能有鍋具超溫保護、鍋具干燒保護、鍋具傳感器開/短路保護、2小時不按鍵(忘記關機) 保護、IGBT溫度限制、IGBT溫度過高保護、低溫環境工作模式、IGBT測溫傳感器開/短路保護、高低電壓保護、浪涌電壓保護、VCE抑制、VCE過高保護、過零檢測、小物檢測、鍋具材質檢測。
      458系列須然機種較多,且功能復雜,但不同的機種其主控電路原理一樣,區別只是零件參數的差異及CPU程序不同而己。電路的各項測控主要由一塊8位4K內存的單片機組成,外圍線路簡單且零件極少,并設有故障報警功能,故電路可靠性高,維修容易,維修時根據故障報警指示,對應檢修相關單元電路,大部分均可輕易解決。
      二、原理分析
      2.1  特殊零件簡介
      2.1.1  LM339集成電路

       LM339內置四個翻轉電壓為6mV的電壓比較器,當電壓比較器輸入端電壓正向時(+輸入端電壓高于-入輸端電壓), 置于LM339內部控制輸出端的三極管截止, 此時輸出端相當于開路; 當電壓比較器輸入端電壓反向時(-輸入端電壓高于+輸入端電壓), 置于LM339內部控制輸出端的三極管導通, 將比較器外部接入輸出端的電壓拉低,此時輸出端為0V。

      2.1.2  IGBT


      絕緣柵雙極晶體管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)簡稱IGBT,是一種集BJT的大電流密度和MOSFET等電壓激勵場控型器件優點于一體的高壓、高速大功率器件。
      目前有用不同材料及工藝制作的IGBT, 但它們均可被看作是一個MOSFET輸入跟隨一個雙極型晶體管放大的復合結構。
      IGBT有三個電極(見上圖), 分別稱為柵極G(也叫控制極或門極) 、集電極C(亦稱漏極) 及發射極E(也稱源極) 。
          從IGBT的下述特點中可看出, 它克服了功率MOSFET的一個致命缺陷, 就是于高壓大電流工作時, 導通電阻大, 器件發熱嚴重, 輸出效率下降。
      IGBT的特點:
      1.電流密度大, 是MOSFET的數十倍。
      2.輸入阻抗高, 柵驅動功率極小, 驅動電路簡單。
      3.低導通電阻。在給定芯片尺寸和BVceo下, 其導通電阻Rce(on) 不大于MOSFET的Rds(on) 的10%。
      4.擊穿電壓高, 安全工作區大, 在瞬態功率較高時不會受損壞。
      5.開關速度快, 關斷時間短,耐壓1kV~1.8kV的約1.2us、600V級的約0.2us, 約為GTR的10%,接近于功率MOSFET, 開關頻率直達100KHz, 開關損耗僅為GTR的30%。
           IGBT將場控型器件的優點與GTR的大電流低導通電阻特性集于一體, 是極佳的高速高壓半導體功率器件。
      目前458系列因應不同機種采了不同規格的IGBT,它們的參數如下:
      (1) SGW25N120----西門子公司出品,耐壓1200V,電流容量25℃時46A,100℃時25A,內部不帶阻尼二極管,所以應用時須配套6A/1200V以上的快速恢復二極管(D11)使用,該IGBT配套6A/1200V以上的快速恢復二極管(D11)后可代用SKW25N120。
      (2) SKW25N120----西門子公司出品,耐壓1200V,電流容量25℃時46A,100℃時25A,內部帶阻尼二極管,該IGBT可代用SGW25N120,代用時將原配套SGW25N120的D11快速恢復二極管拆除不裝。
      (3) GT40Q321----東芝公司出品,耐壓1200V,電流容量25℃時42A,100℃時23A, 內部帶阻尼二極管, 該IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120, 代用SGW25N120時請將原配套該IGBT的D11快速恢復二極管拆除不裝。
      (4) GT40T101----東芝公司出品,耐壓1500V,電流容量25℃時80A,100℃時40A,內部不帶阻尼二極管,所以應用時須配套15A/1500V以上的快速恢復二極管(D11)使用,該IGBT配套6A/1200V以上的快速恢復二極管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321, 配套15A/1500V以上的快速恢復二極管(D11)后可代用GT40T301。
      (5) GT40T301----東芝公司出品,耐壓1500V,電流容量25℃時80A,100℃時40A, 內部帶阻尼二極管, 該IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、 GT40T101, 代用SGW25N120和GT40T101時請將原配套該IGBT的D11快速恢復二極管拆除不裝。
      (6) GT60M303 ----東芝公司出品,耐壓900V,電流容量25℃時120A,100℃時60A, 內部帶阻尼二極管。

      2.2  電路方框圖

      2.3  主回路原理分析


      時間t1~t2時當開關脈沖加至Q1的G極時,Q1飽和導通,電流i1從電源流過L1,由于線圈感抗不允許電流突變.所以在t1~t2時間i1隨線性上升,在t2時脈沖結束,Q1截止,同樣由于感抗作用,i1不能立即變0,于是向C3充電,產生充電電流i2,在t3時間,C3電荷充滿,電流變0,這時L1的磁場能量全部轉為C3的電場能量,在電容兩端出現左負右正,幅度達到峰值電壓,在Q1的CE極間出現的電壓實際為逆程脈沖峰壓+電源電壓,在t3~t4時間,C3通過L1放電完畢,i3達到最大值,電容兩端電壓消失,這時電容中的電能又全部轉為L1中的磁能,因感抗作用,i3不能立即變0,于是L1兩端電動勢反向,即L1兩端電位左正右負,由于阻尼管D11的存在,C3不能繼續反向充電,而是經過C2、D11回流,形成電流i4,在t4時間,第二個脈沖開始到來,但這時Q1的UE為正,UC為負,處于反偏狀態,所以Q1不能導通,待i4減小到0,L1中的磁能放完,即到t5時Q1才開始第二次導通,產生i5以后又重復i1~i4過程,因此在L1上就產生了和開關脈沖f(20KHz~30KHz)相同的交流電流。t4~t5的i4是阻尼管D11的導通電流,
      在高頻電流一個電流周期里,t2~t3的i2是線盤磁能對電容C3的充電電流,t3~t4的i3是逆程脈沖峰壓通過L1放電的電流,t4~t5的i4是L1兩端電動勢反向時, 因D11的存在令C3不能繼續反向充電, 而經過C2、D11回流所形成的阻尼電流,Q1的導通電流實際上是i1。
      Q1的VCE電壓變化:在靜態時,UC為輸入電源經過整流后的直流電源,t1~t2,Q1飽和導通,UC接近地電位,t4~t5,阻尼管D11導通,UC為負壓(電壓為阻尼二極管的順向壓降),t2~t4,也就是LC自由振蕩的半個周期,UC上出現峰值電壓,在t3時UC達到最大值。
      以上分析證實兩個問題:一是在高頻電流的一個周期里,只有i1是電源供給L的能量,所以i1的大小就決定加熱功率的大小,同時脈沖寬度越大,t1~t2的時間就越長,i1就越大,反之亦然,所以要調節加熱功率,只需要調節脈沖的寬度;二是LC自由振蕩的半周期時間是出現峰值電壓的時間,亦是Q1的截止時間,也是開關脈沖沒有到達的時間,這個時間關系是不能錯位的,如峰值脈沖還沒有消失,而開關脈沖己提前到來,就會出現很大的導通電流使Q1燒壞,因此必須使開關脈沖的前沿與峰值脈沖后沿相同步。

      2.4  振蕩電路
      (1) 當G點有Vi輸入時、V7 OFF時(V7=0V), V5等于D12與D13的順向壓降, 而當V6<V5之后,V7由OFF轉態為ON,V5亦上升至Vi, 而V6則由R56、R54向C5充電。
      (2) 當V6>V5時,V7轉態為OFF,V5亦降至D12與D13的順向壓降, 而V6則由C5經R54、D29放電。
      (3) V6放電至小于V5時, 又重復(1) 形成振蕩。
      “G點輸入的電壓越高, V7處于ON的時間越長, 電磁爐的加熱功率越大,反之越小”。






      2.5  IGBT激勵電路

      振蕩電路輸出幅度約4.1V的脈沖信號,此電壓不能直接控制IGBT(Q1)的飽和導通及截止,所以必須通過激勵電路將信號放大才行,該電路工作過程如下:
      (1) V8 OFF時(V8=0V),V8<V9,V10為高,Q8和Q3   導通、Q9和Q10截止,Q1的G極為0V,Q1截止。
      (2) V8 ON時(V8=4.1V),V8>V9,V10為低,Q8和Q3截止、Q9和Q10導通,+22V通過R71、Q10加至Q1的G極,Q1導通。


      2.6  PWM脈寬調控電路
         CPU輸出PWM脈沖到由R6、C33、R16組成的積分電路, PWM脈沖寬度越寬,C33的電壓越高,C20的電壓也跟著升高,送到振蕩電路(G點)的控制電壓隨著C20的升高而升高, 而G點輸入的電壓越高, V7處于ON的時間越長, 電磁爐的加熱功率越大,反之越小。
      “CPU通過控制PWM脈沖的寬與窄, 控制送至振蕩電路G的加熱功率控制電壓,控制了IGBT導通時間的長短,結果控制了加熱功率的大小”。

      2.7  同步電路

      R78、R51分壓產生V3,R74+R75、R52分壓產生V4, 在高頻電流的一個周期里,在t2~t4時間 (圖1),由于C3兩端電壓為左負右正,所以V3<V4,V5OFF(V5=0V) 振蕩電路V6>V5,V7 OFF(V7=0V),振蕩沒有輸出,也就沒有開關脈沖加至Q1的G極,保證了Q1在t2~t4時間不會導通, 在t4~t6時間,C3電容兩端電壓消失, V3>V4, V5上升,振蕩有輸出,有開關脈沖加至Q1的G極。以上動作過程,保證了加到Q1 G極上的開關脈沖前沿與Q1上產生的VCE脈沖后沿相同步。

      2.8  加熱開關控制
      (1)當不加熱時,CPU 19腳輸出低電平(同時13腳也停止PWM輸出), D18導通,將V8拉低,另V9>V8,使IGBT激勵電路停止輸出,IGBT截止,則加熱停止。
      (2)開始加熱時, CPU 19腳輸出高電平,D18截止,同時13腳開始間隔輸出PWM試探信號,同時CPU通過分析電流檢測電路和VAC檢測電路反饋的電壓信息、VCE檢測電路反饋的電壓波形變化情況,判斷是否己放入適合的鍋具,如果判斷己放入適合的鍋具,CPU13腳轉為輸出正常的PWM信號,電磁爐進入正常加熱狀態,如果電流檢測電路、VAC及VCE電路反饋的信息,不符合條件,CPU會判定為所放入的鍋具不符或無鍋,則繼續輸出PWM試探信號,同時發出指示無鍋的報知信息(祥見故障代碼表),如1分鐘內仍不符合條件,則關機。

      2.9  VAC檢測電路
      AC220V由D1、D2整流的脈動直流電壓通過R79、R55分壓、C32平滑后的直流電壓送入CPU,根據監測該電壓的變化,CPU會自動作出各種動作指令:

      (1) 判別輸入的電源電壓是否在充許范圍內,否則停止加熱,并報知信息(祥見故障代碼表)。
      (2) 配合電流檢測電路、VCE電路反饋的信息,判別是否己放入適合的鍋具,作出相應的動作指令(祥見加熱開關控制及試探過程一節)。
      (3) 配合電流檢測電路反饋的信息及方波電路監測的電源頻率信息,調控PWM的脈寬,令輸出功率保持穩定。
      “電源輸入標準220V±1V電壓,不接線盤(L1)測試CPU第7腳電壓,標準為1.95V±0.06V”。

      2.10  電流檢測電路
      電流互感器CT二次測得的AC電壓,經D20~D23組成的橋式整流電路整流、C31平滑,所獲得的直流電壓送至CPU,該電壓越高,表示電源輸入的電流越大, CPU根據監測該電壓的變化,自動作出各種動作指令:

      (1) 配合VAC檢測電路、VCE電路反饋的信息,判別是否己放入適合的鍋具,作出相應的動作指令(祥見加熱開關控制及試探過程一節)。
      (2) 配合VAC檢測電路反饋的信息及方波電路監測的電源頻率信息,調控PWM的脈寬,令輸出功率保持穩定。

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      第 32 樓
      * 李太極會員 發表于 2015/6/4 19:02:43
      對與初學者,是學習修電磁爐最好的資料
      第 31 樓
      * 匿名 發表于 2014/2/13 10:12:51
      好文章好技術
      第 30 樓
      * qingdao02會員 發表于 2013/11/30 12:54:18
      很好的文章,學習了
      第 29 樓
      * zjw668會員 發表于 2013/1/28 21:48:14
      很好謝謝分享
      第 28 樓
      * jghwx會員 發表于 2011/3/4 23:37:21
      感謝分享
      專題文章
      熱門評論
      * 李太極會員 發表于 2015/6/4 19:02:43
      對與初學者,是學習修電磁爐最好的資料
      * 匿名 發表于 2014/2/13 10:12:51
      好文章好技術
      * qingdao02會員 發表于 2013/11/30 12:54:18
      很好的文章,學習了
      * zjw668會員 發表于 2013/1/28 21:48:14
      很好謝謝分享
      * jghwx會員 發表于 2011/3/4 23:37:21
      感謝分享
      * rfdd 2 發表于 2009/8/20 9:59:03
      sdqcz z z x vxvfcgcm
      * 腦筋感 發表于 2009/7/31 12:54:28
      不懂看
      * claudgao會員 發表于 2009/5/10 12:46:16
      這個資料太好了,很全面,謝謝分享
      * 現時 發表于 2009/5/6 13:45:29
      很好
      * 古月 發表于 2009/3/23 13:50:07
      xie

      哥哥用力插