电磁炉的原理与维修

方欲晓

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+ y0 Z& x% p- P# n* A# k& z3 h一、简介
1.1  电磁加热原理
$ x) f3 i9 I/ s6 a; l, J0 F$ W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  458系列筒介
458系列是由建安电子技术开发制造厂设计开发的新一代电磁炉,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700~3000W的不同机种,功率调节范围为额定功率的85%,并且在全电压范围内功率自动恒定。200~240V机种电压使用范围为160~260V, 100~120V机种电压使用范围为90~135V。全系列机种均适用于50、60Hz的电压频率。使用环境温度为-23℃~45℃。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。
2 s& k4 e, ?" ]- d; [9 G- A458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,对应检修相关单元电路,大部分均可轻易解决。
6 J% T7 Z& E3 G  A6 s; ^二、原理分析
2.1  特殊零件简介
/ L/ b/ Y9 R/ U! k/ t& V  N- R2.1.1  LM339集成电路
% y% l1 p0 i$ ^8 B, A, |' X3 u: h
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。
9 Q9 k: O9 l/ s/ f0 ^* g2.1.2  IGBT


绝缘栅双极晶体管(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。
4 I3 t2 X' G. D8 w0 N9 @4 i# J* ~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。
+ k  b7 l8 i0 y# WIGBT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) 。
& I4 R# J5 x3 a; f0 _- g. ?' c8 f    从IGBT的下述特点中可看出, 它克服了功率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。
1 C% v0 v5 C, I7 S' |) PIGBT的特点:
, q; Y1 }7 Q2 b; }+ f  n' K1 z1.电流密度大, 是MOSFET的数十倍。
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.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不会受损坏。
; Z0 U0 J' @" P  D7 ^6 Z: |5.开关速度快, 关断时间短,耐压1kV~1.8kV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%。
  {1 |+ {, k' @& d: S3 v' P* aIGBT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。
& a2 z, v6 Z4 U2 I/ u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6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120。
: P0 ^, B/ ~6 x% j8 U8 C(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。
( D5 i6 U9 P3 h! K2 Q) L" D(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----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。
2.2  电路方框图
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2.3  主回路原理分析

1 z; }- R% v  L2 [5 e( i8 w& Z
时间t1~t2时当开关脉冲加至Q1的G极时,Q1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t1~t2时间i1随线性上升,在t2时脉冲结束,Q1截止,同样由于感抗作用,i1不能立即变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Q1的CE极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+电源电压,在t3~t4时间,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为L1中的磁能,因感抗作用,i3不能立即变0,于是L1两端电动势反向,即L1两端电位左正右负,由于阻尼管D11的存在,C3不能继续反向充电,而是经过C2、D11回流,形成电流i4,在t4时间,第二个脉冲开始到来,但这时Q1的UE为正,UC为负,处于反偏状态,所以Q1不能导通,待i4减小到0,L1中的磁能放完,即到t5时Q1才开始第二次导通,产生i5以后又重复i1~i4过程,因此在L1上就产生了和开关脉冲f(20KHz~30KHz)相同的交流电流。t4~t5的i4是阻尼管D11的导通电流,
在高频电流一个电流周期里,t2~t3的i2是线盘磁能对电容C3的充电电流,t3~t4的i3是逆程脉冲峰压通过L1放电的电流,t4~t5的i4是L1两端电动势反向时, 因D11的存在令C3不能继续反向充电, 而经过C2、D11回流所形成的阻尼电流,Q1的导通电流实际上是i1。
Q1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,t1~t2,Q1饱和导通,UC接近地电位,t4~t5,阻尼管D11导通,UC为负压(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2~t4,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。
1 Z, a) Z) \6 m+ n7 g2 L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,t1~t2的时间就越长,i1就越大,反之亦然,所以要调节加热功率,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Q1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Q1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 i! b% C; f, k+ g. a9 S, i(1) 当G点有Vi输入时、V7 OFF时(V7=0V), V5等于D12与D13的顺向压降, 而当V6<V5之后,V7由OFF转态为ON,V5亦上升至Vi, 而V6则由R56、R54向C5充电。
(2) 当V6>V5时,V7转态为OFF,V5亦降至D12与D13的顺向压降, 而V6则由C5经R54、D29放电。
(3) V6放电至小于V5时, 又重复(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”。
1 ~- n7 L3 A5 P1 o0 j: i' r) ^2.5  IGBT激励电路
/ @! L" c5 v7 j; Y' [, z2 f# _. m/ ~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(Q1)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:
3 ?9 c2 K) A- j1 e+ _(1) V8 OFF时(V8=0V),V8<V9,V10为高,Q8和Q3   导通、Q9和Q10截止,Q1的G极为0V,Q1截止。
(2) V8 ON时(V8=4.1V),V8>V9,V10为低,Q8和Q3截止、Q9和Q10导通,+22V通过R71、Q10加至Q1的G极,Q1导通。
7 d& y, n0 l8 ~, d2 h+ U
( I# z% x$ i2 y% w- \2.6  PWM脉宽调控电路
' p0 X/ ?) K6 x( F   CPU输出PWM脉冲到由R6、C33、R16组成的积分电路, PWM脉冲宽度越宽,C33的电压越高,C20的电压也跟着升高,送到振荡电路(G点)的控制电压随着C20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”。
4 l0 ]( n  c" H; x8 S! `2.7  同步电路
! D# J3 s- u9 e$ i' X# v) q) ]
* ~. e0 m' q+ z8 F9 ER78、R51分压产生V3,R74+R75、R52分压产生V4, 在高频电流的一个周期里,在t2~t4时间 (图1),由于C3两端电压为左负右正,所以V3<V4,V5OFF(V5=0V) 振荡电路V6>V5,V7 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t2~t4时间不会导通, 在t4~t6时间,C3电容两端电压消失, V3>V4, 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。
8 M( ]( i; r* H: Z8 P! w6 j1 R6 `2.8  加热开关控制
(1)当不加热时,CPU 19脚输出低电平(同时13脚也停止PWM输出), D18导通,将V8拉低,另V9>V8,使IGBT激励电路停止输出,IGBT截止,则加热停止。
(2)开始加热时, CPU 19脚输出高电平,D18截止,同时13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,CPU13脚转为输出正常的PWM信号,电磁炉进入正常加热状态,如果电流检测电路、VAC及VCE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(祥见故障代码表),如1分钟内仍不符合条件,则关机。
* r7 x9 \3 H6 t0 k5 S2.9  VAC检测电路
# n% W% P+ i4 j8 ]$ `AC220V由D1、D2整流的脉动直流电压通过R79、R55分压、C32平滑后的直流电压送入CPU,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(祥见故障代码表)。
(2) 配合电流检测电路、VCE电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。
9 T5 x( z; |7 |# y- Q2 b2 p(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。
) `: g/ Z1 x" L  l4 m: Q# d+ C! v“电源输入标准220V±1V电压,不接线盘(L1)测试CPU第7脚电压,标准为1.95V±0.06V”。
; `9 g9 V: \+ I+ D& L2.10  电流检测电路
电流互感器CT二次测得的AC电压,经D20~D23组成的桥式整流电路整流、C31平滑,所获得的直流电压送至CPU,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:
+ _# _$ i5 K7 h: G4 N% T(1) 配合VAC检测电路、VCE电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。
(2) 配合VAC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。
2.11  VCE检测电路
将IGBT(Q1)集电极上的脉冲电压通过R76+R77、R53分压送至Q6基极,在发射极上获得其取样电压,此反影了Q1 VCE电压变化的信息送入CPU, CPU根据监测该电压的变化,自动作出各种动作指令:
" z5 I9 \5 E5 F% J+ Y(1) 配合VAC检测电路、电流检测电路反馈的信息,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试探过程一节)。
(2) 根据VCE取样电压值,自动调整PWM脉宽,抑制VCE脉冲幅度不高于1100V(此值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT抑制值为1300V)。
" U3 X  s* L) J# q(3) 当测得其它原因导至VCE脉冲高于1150V时((此值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT此值为1400V),CPU立即发出停止加热指令(祥见故障代码表)。
2.12  浪涌电压监测电路
电源电压正常时,V14>V15,V16 ON(V16约4.7V),D17截止,振荡电路可以输出振荡脉冲信号,当电源突然有浪涌电压输入时,此电压通过C4耦合,再经过R72、R57分压取样,该取样电压通过D28另V15升高,结果V15>V14另 IC2C比较器翻转,V16 OFF(V16=0V),D17瞬间导通,将振荡电路输出的振荡脉冲电压V7拉低,电磁炉暂停加热,同时,CPU监测到V16 OFF信息,立即发出暂止加热指令,待浪涌电压过后、V16由OFF转为ON时,CPU再重新发出加热指令。
0 f. t- B  q3 |% W2.13  过零检测
  s/ }" q* X7 M. \# P* s0 u当正弦波电源电压处于上下半周时, 由D1、D2和整流桥DB内部交流两输入端对地的两个二极管组成的桥式整流电路产生的脉动直流电压通过R73、R14分压的电压维持Q11导通,Q11集电极电压变0, 当正弦波电源电压处于过零点时,Q11因基极电压消失而截止,集电极电压随即升高,在集电极则形成了与电源过零点相同步的方波信号,CPU通过监测该信号的变化,作出相应的动作指令。
1 r9 h( J6 Q5 G' J6 ~, S1 m
2.14  锅底温度监测电路
加热锅具底部的温度透过微晶玻璃板传至紧贴玻璃板底的负温度系数热敏电阻,该电阻阻值的变化间接反影了加热锅具的温度变化(温度/阻值祥见热敏电阻温度分度表),热敏电阻与R58分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即加热锅具的温度变化, CPU通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:
(1) 定温功能时,控制加热指令,另被加热物体温度恒定在指定范围内。
+ L- M8 X, e2 s2 _: i4 ^. K! Y(2) 当锅具温度高于220℃时,加热立即停止, 并报知信息(祥见故障代码表)。
7 C4 S9 Y2 S4 \5 t8 V. t(3) 当锅具空烧时, 加热立即停止, 并报知信息(祥见故障代码表)。
/ s" J7 z, @  V(4) 当热敏电阻开路或短路时, 发出不启动指令,并报知相关的信息(祥见故障代码表)。
( B, ^9 ^1 ^6 J4 z' P2.15  IGBT温度监测电路
IGBT产生的温度透过散热片传至紧贴其上的负温度系数热敏电阻TH,该电阻阻值的变化间接反影了IGBT的温度变化(温度/阻值祥见热敏电阻温度分度表),热敏电阻与R59分压点的电压变化其实反影了热敏电阻阻值的变化,即IGBT的温度变化, CPU通过监测该电压的变化,作出相应的动作指令:
9 o: D+ k5 t( D4 F* ?$ n* J(1) IGBT结温高于85℃时,调整PWM的输出,令IGBT结温≤85℃。
(2) 当IGBT结温由于某原因(例如散热系统故障)而高于95℃时, 加热立即停止, 并报知信息(祥见故障代码表)。
(3) 当热敏电阻TH开路或短路时, 发出不启动指令,并报知相关的信息(祥见故障代码表)。
$ f  ], ~1 D! B8 Q5 l/ l(4) 关机时如IGBT温度>50℃,CPU发出风扇继续运转指令,直至温度<50℃(继续运转超过4分钟如温度仍>50℃, 风扇停转;风扇延时运转期间,按1次关机键,可关闭风扇)。
6 F+ ?0 q) b. Y7 K  S5 R7 e(5) 电磁炉刚启动时,当测得环境温度<0℃,CPU调用低温监测模式加热1分钟, 1分钟后再转用正常监测模式,防止电路零件因低温偏离标准值造成电路参数改变而损坏电磁炉。
2.16  散热系统
将IGBT及整流器DB紧贴于散热片上,利用风扇运转通过电磁炉进、出风口形成的气流将散热片上的热及线盘L1等零件工作时产生的热、加热锅具辐射进电磁炉内的热排出电磁炉外。
3 ~! ]7 o0 j2 Y4 f$ T2 J2 b. r) kCPU发出风扇运转指令时,15脚输出高电平,电压通过R5送至Q5基极,Q5饱和导通,VCC电流流过风扇、Q5至地,风扇运转; CPU发出风扇停转指令时,15脚输出低电平,Q5截止,风扇因没有电流流过而停转。
- N: q  Y% W6 ?: F$ ^, a2.17  主电源
/ h9 O6 d* |9 p# w6 S( JAC220V 50/60Hz电源经保险丝FUSE,再通过由CY1、CY2、C1、共模线圈L1组成的滤波电路(针对EMC传导问题而设置,祥见注解),再通过电流互感器至桥式整流器DB,产生的脉动直流电压通过扼流线圈提供给主回路使用;AC1、AC2两端电压除送至辅助电源使用外,另外还通过印于PCB板上的保险线P.F.送至D1、D2整流得到脉动直流电压作检测用途。
$ q' F& V0 h$ z: Q) v4 N. \" D      注解 : 由于中国大陆目前并未提出电磁炉须作强制性电磁兼容(EMC)认证,基于成本原因,内销产品大部分没有将CY1、CY2装上,L1用跳线取代,但基本上不影响电磁炉使用性能。
  X" R! c: y/ L, @/ J( q2.18辅助电源
AC220V 50/60Hz电压接入变压器初级线圈,次级两绕组分别产生13.5V和23V交流电压。
( K3 ^! `) Z+ D- h13.5V交流电压由D3~D6组成的桥式整流电路整流、C37滤波,在C37上获得的直流电压VCC除供给散热风扇使用外,还经由IC1三端稳压IC稳压、C38滤波,产生+5V电压供控制电路使用。
23V交流电压由D7~D10组成的桥式整流电路整流、 C34滤波后, 再通过由Q4、R7、ZD1、C35、C36组成的串联型稳压滤波电路,产生+22V电压供IC2和IGBT激励电路使用。
; |9 J7 U4 Q, Z$ G2.19  报警电路
8 r( w* p! _. k: Y: j2 o电磁炉发出报知响声时,CPU14脚输出幅度为5V、频率3.8KHz的脉冲信号电压至蜂鸣器ZD,令ZD发出报知响声。

三、故障维修
8 v9 W' M/ M4 c* U/ \458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,对应检修相关单元电路,大部分均可轻易解决。
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0 H$ l/ Q2 l, s' J% J; i' j2 ]3.2 主板检测标准
& z/ _* X3 P  w9 m- q% X由于电磁炉工作时,主回路工作在高压、大电流状态中,所以对电路检查时必须将线盘(L1)断开不接,否则极容易在测试时因仪器接入而改变了电路参数造成烧机。接上线盘试机前,应根据3.2.1<<主板检测表>>对主板各点作测试后,一切符合才进行。
3.2.1主板检测表
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方欲晓

3.2.2主板测试不合格对策
8 s3 o0 r3 l: ?' B1 C5 W(1) 上电不发出“B”一声----如果按开/关键指示灯亮,则应为蜂鸣器BZ不良, 如果按开/关键仍没任何反应,再测CUP第16脚+5V是否正常,如不正常,按下面第(4)项方法查之,如正常,则测晶振X1频率应为4MHz左右(没测试仪器可换入另一个晶振试),如频率正常,则为IC3 CPU不良。
(2) CN3电压低于305V----如果确认输入电源电压高于AC220V时,CN3测得电压偏低,应为C2开路或容量下降,如果该点无电压,则检查整流桥DB交流输入两端有否AC220V,如有,则检查L2、DB,如没有,则检查互感器CT初级是否开路、电源入端至整流桥入端连线是否有断裂开路现象。
(3) +22V故障----没有+22V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障, 如果变压器次级有电压输出,再测C34有否电压,如没有,则检查C34是否短路、D7~D10是否不良、Q4和ZD1这两零件是否都击穿, 如果C34有电压,而Q4很热,则为+22V负载短路,应查C36、IC2及IGBT推动电路,如果Q4不是很热,则应为Q4或R7开路、ZD1或C35短路。+22V偏高时,应检查Q4、ZD1。+22V偏低时,应检查ZD1、C38、R7,另外, +22V负载过流也会令+22V偏低,但此时Q4会很热。
(4) +5V故障----没有+5V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障, 如果变压器次级有电压输出,再测C37有否电压,如没有,则检查C37、IC1是否短路、D3~D6是否不良, 如果C37有电压,而IC4很热,则为+5V负载短路, 应查C38及+5V负载电路。+5V偏高时,应为IC1不良。+5V偏低时,应为IC1或+5V负载过流,而负载过流IC1会很热。
, G! x0 h2 {) Q; h/ E- \(5) 待机时V.G点电压高于0.5V----待机时测V9电压应高于2.9V(小于2.9V查R11、+22V),V8电压应小于0.6V(CPU 19脚待机时输出低电平将V8拉低),此时V10电压应为Q8基极与发射极的顺向压降(约为0.6V),如果V10电压为0V,则查R18、Q8、IC2D, 如果此时V10电压正常,则查Q3、Q8、Q9、Q10、D19。
$ o7 p% H& d2 w9 _  \; O; O) Z(6) V16电压0V----测IC2C比较器输入电压是否正向(V14>V15为正向),如果是正向,断开CPU第11脚再测V16,如果V16恢复为4.7V以上,则为CPU故障, 断开CPU第11脚V16仍为0V,则检查R19、IC2C。如果测IC2C比较器输入电压为反向,再测V14应为3V(低于3V查R60、C19),再测D28正极电压高于负极时,应检查D27、C4,如果D28正极电压低于负极,应检查R20、IC2C。
(7) VAC电压过高或过低----过高检查R55,过低查C32、R79。
8 B1 Q4 c: M1 c/ i% @9 V, q4 }(8) V3电压过高或过低----过高检查R51、D16, 过低查R78、C13。
(9) V4电压过高或过低----过高检查R52、D15, 过低查R74、R75。
* }: D6 n$ b+ |2 I, g(10) Q6基极电压过高或过低----过高检查R53、D25, 过低查R76、R77、C6。
+ X; i* R* d# d3 ]; Q; i(11) D24正极电压过高或过低----过高检查D24及接入的30K电阻, 过低查R59、C16。
(12) D26正极电压过高或过低----过高检查D26及接入的30K电阻, 过低查R58、C18。
(13) 动检时Q1 G极没有试探电压----首先确认电路符合<<主板测试表>>中第1~12测试步骤标准要求,如果不符则对应上述方法检查,如确认无误,测V8点如有间隔试探信号电压,则检查IGBT推动电路,如V8点没有间隔试探信号电压出现,再测Q7发射极有否间隔试探信号电压,如有,则检查振荡电路、同步电路,如果Q7发射极没有间隔试探信号电压,再测CPU第13脚有否间隔试探信号电压, 如有, 则检查C33、C20、Q7、R6,如果CPU第13脚没有间隔试探信号电压出现,则为CPU故障。
4 R5 c6 c* ~1 |  C+ Q5 t) f(14) 动检时Q1 G极试探电压过高----检查R56、R54、C5、D29。
+ y  M7 T+ p; B% N( i( j$ L- A(15) 动检时Q1 G极试探电压过低----检查C33、C20、Q7。
(16) 动检时风扇不转----测CN6两端电压高于11V应为风扇不良,如CN6两端没有电压,测CPU第15脚如没有电压则为CPU不良,如有请检查Q5、R5。
+ }$ M7 B* ~- {) N(17) 通过主板1~14步骤测试合格仍不启动加热----故障现象为每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1),检查互感器CT次级是否开路、C15、C31是否漏电、D20~D23有否不良,如这些零件没问题,请再小心测试Q1 G极试探电压是否低于1.5V。
8 M( X1 F' E8 J3 e3.3  故障案例
3.3.1 故障现象1 : 放入锅具电磁炉检测不到锅具而不启动,指示灯闪亮,每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1), 连续1分钟后转入待机。
  L3 g8 D2 B5 S+ p, @  f: f     分    析 : 根椐报警信息,此为CPU判定为加热锅具过小(直经小于8cm)或无锅放入或锅具材质不符而不加热,并作出相应报知。根据电路原理,电磁炉启动时, CPU先从第13脚输出试探PWM信号电压,该信号经过PWM脉宽调控电路转换为控制振荡脉宽输出的电压加至G点,振荡电路输出的试探信号电压再加至IGBT推动电路,通过该电路将试探信号电压转换为足己另IGBT工作的试探信号电压,另主回路产生试探工作电流,当主回路有试探工作电流流过互感器CT初级时,CT次级随即产生反影试探工作电流大小的电压,该电压通过整流滤波后送至CPU第6脚,CPU通过监测该电压,再与VAC电压、VCE电压比较,判别是否己放入适合的锅具。从上述过程来看,要产生足够的反馈信号电压另CPU判定己放入适合的锅具而进入正常加热状态,关键条件有三个 : 一是加入Q1 G极的试探信号必须足够,通过测试Q1 G极的试探电压可判断试探信号是否足够(正常为间隔出现1~2.5V),而影响该信号电压的电路有PWM脉宽调控电路、振荡电路、IGBT推动电路。二是互感器CT须流过足够的试探工作电流,一般可通测试Q1是否正常可简单判定主回路是否正常,在主回路正常及加至Q1 G极的试探信号正常前提下,影响流过互感器CT试探工作电流的因素有工作电压和锅具。三是到达CPU第6脚的电压必须足够,影响该电压的因素是流过互感器CT的试探工作电流及电流检测电路。以下是有关这种故障的案例：(1) 测+22V电压高于24V,按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3)项方法检查,结果发现Q4击穿。 结论 : 由于Q4击穿,造成+22V电压升高,另IC2D正输入端V9电压升高,导至加到IC2D负输入端的试探电压无法另IC2D比较器翻转,结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(2) 测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点试探电压正常,证明PWM脉宽调控电路正常, 再测D18正极电压为0V(启动时CPU应为高电平),结果发现CPU第19脚对地短路,更换CPU后恢复正常。结论 : 由于CPU第19脚对地短路,造成加至IC2C负输入端的试探电压通过D18被拉低, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(3) 按3.2.1<<主板检测表>>测试到第6步骤时发现V16为0V,再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(6)项方法检查,结果发现CPU第11脚击穿, 更换CPU后恢复正常。结论 : 由于CPU第11脚击穿, 造成振荡电路输出的试探信号电压通过D17被拉低, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
4 x6 [7 I* @( p2 r# p(4) 测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点也没有试探电压,再测Q7基极试探电压正常, 再测Q7发射极没有试探电压,结果发现Q7开路。结论 : 由于Q7开路导至没有试探电压加至振荡电路, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
(5) 测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点也没有试探电压,再测Q7基极也没有试探电压, 再测CPU第13脚有试探电压输出,结果发现C33漏电。结论 : 由于C33漏电另通过R6向C33充电的PWM脉宽电压被拉低,导至没有试探电压加至振荡电路, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
7 j( z/ q+ U% g4 Q% G- R. V( p(6) 测Q1 G极试探电压偏低(推动电路正常时间隔输出1~2.5V), 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(15)项方法检查,结果发现C33漏电。结论 : 由于C33漏电,造成加至振荡电路的控制电压偏低,结果Q1 G极上的平均电压偏低,CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。
: l2 P$ J. |" r. y(7) 按3.2.1<<主板检测表>>测试一切正常, 再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(17) 项方法检查,结果发现互感器CT次级开路。结论 : 由于互感器CT次级开路,所以没有反馈电压加至电流检测电路, CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。
(8) 按3.2.1<<主板检测表>>测试一切正常, 再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(17) 项方法检查,结果发现C31漏电。结论 : 由于C31漏电,造成加至CPU第6脚的反馈电压不足, CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。
% S4 Y7 b, S( a: n3 t2 r0 j(9) 按3.2.1<<主板检测表>>测试到第8步骤时发现V3为0V,再按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(8)项方法检查,结果发现R78开路。结论 : 由于R78开路, 另IC2A比较器因输入两端电压反向(V4>V3),输出OFF,加至振荡电路的试探电压因IC2A比较器输出OFF而为0,振荡电路也就没有输出, CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。
3.3.2  故障现象2 : 按启动指示灯指示正常,但不加热。
; P$ T# t' W6 O分     析 : 一般情况下,CPU检测不到反馈信号电压会自动发出报知信号,但当反馈信号电压处于足够与不足够之间的临界状态时,CPU发出的指令将会在试探→正常加热→试探循环动作,产生启动后指示灯指示正常, 但不加热的故障。原因为电流反馈信号电压不足(处于可启动的临界状态)。处理 方法 : 参考3.3.1 <<故障现象1>>第(7)、(9)案例检查。
3.3.3  故障现象3 : 开机电磁炉发出两长三短的“嘟”声((数显型机种显示E2),响两次后电磁炉转入待机。
/ [  j$ ?* [7 ?  ]* {, g分     析 : 此现象为CPU检测到电压过低信息,如果此时输入电压正常,则为VAC检测电路故障。
处理 方法 : 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(7)项方法检查。
3.3.4  故障现象4 : 插入电源电磁炉发出两长四短的“嘟”声(数显型机种显示E3)。
0 y4 S+ U. u& K' O! y" C分     析 : 此现象为CPU检测到电压过高信息,如果此时输入电压正常,则为VAC检测电路故障。
处理 方法 : 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(7)项方法检查。
4 i1 s: }5 j4 S& l- p- o3.3.5  故障现象5 : 插入电源电磁炉连续发出响2秒停2秒的“嘟”声,指示灯不亮。
分     析 : 此现象为CPU检测到电源波形异常信息,故障在过零检测电路。
处理 方法 : 检查零检测电路R73、R14、R15、Q11、C9、D1、D2均正常,根据原理分析,提供给过零检测电路的脉动电压是由D1、D2和整流桥DB内部交流两输入端对地的两个二极管组成桥式整流电路产生,如果DB内部的两个二极管其中一个顺向压降过低,将会造成电源频率一周期内产生的两个过零电压其中一个并未达到0V(电压比正常稍高),Q11在该过零点时间因基极电压未能消失而不能截止,集电极在此时仍为低电平,从而造成了电源每一频率周期CPU检测的过零信号缺少了一个。基于以上分析,先将R14换入3.3K电阻(目的将Q11基极分压电压降低,以抵消比正常稍高的过零点脉动电压),结果电磁炉恢复正常。虽然将R14换成3.3K电阻电磁炉恢复正常,但维修时不能简单将电阻改3.3K能彻底解决问题,因为产生本故障说明整流桥DB特性已变,快将损坏,所己必须将R14换回10K电阻并更换整流桥DB。
3.3.6  故障现象6 : 插入电源电磁炉每隔5秒发出三长五短报警声(数显型机种显示E9)。
  k) v6 Q# Y2 e# {' @分     析 : 此现象为CPU检测到按装在微晶玻璃板底的锅传感器(负温系数热敏电阻)开路信息,其实CPU是根椐第8脚电压情况判断锅温度及热敏电阻开、短路的,而该点电压是由R58、热敏电阻分压而成,另外还有一只D26作电压钳位之用(防止由线盘感应的电压损坏CPU) 及一只C18电容作滤波。
1 k& Z. J9 ~! J& @& [处理 方法 : 检查D26是否击穿、锅传感器有否插入及开路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。
3.3.7  故障现象7 : 插入电源电磁炉每隔5秒发出三长四短报警声(数显型机种显示EE)。
分     析 : 此现象为CPU检测到按装在微晶玻璃板底的锅传感器(负温系数热敏电阻)短路信息,其实CPU是根椐第8脚电压情况判断锅温度及热敏电阻开/短路的,而该点电压是由R58、热敏电阻分压而成,另外还有一只D26作电压钳位之用(防止由线盘感应的电压损坏CPU)及一只C18电容作滤波。
处理 方法 : 检查C18是否漏电、R58是否开路、锅传感器是否短路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。
5 V+ M# i- h2 _, p/ e; l! g3.3.8  故障现象8 : 插入电源电磁炉每隔5秒发出四长五短报警声(数显型机种显示E7)。
分     析 : 此现象为CPU检测到按装在散热器的TH传感器(负温系数热敏电阻)开路信息,其实CPU是根椐第4脚电压情况判断散热器温度及TH开/短路的,而该点电压是由R59、热敏电阻分压而成,另外还有一只D24作电压钳位之用(防止TH与散热器短路时损坏CPU) ,及一只C16电容作滤波。处理 方法 : 检查D24是否击穿、TH有否开路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。
3.3.9  故障现象9 : 插入电源电磁炉每隔5秒发出四长四短报警声(数显型机种显示E8)。
4 B2 W; ?  n8 ~分     析 : 此现象为CPU检测到按装在散热器的TH传感器(负温系数热敏电阻) 短路信息,其实CPU是根椐第4脚电压情况判断散热器温度及TH开/短路的,而该点电压是由R59、热敏电阻分压而成,另外还有一只D24作电压钳位之用(防止TH与散热器短路时损坏CPU) 及一只C16电容作滤波。
2 R# w8 H. r0 B" y处理 方法 : 检查C16是否漏电、R59是否开路、TH有否短路(判断热敏电阻的好坏在没有专业仪器时简单用室温或体温对比<<电阻值---温度分度表>>阻值)。
3.3.10 故障现象10 : 电磁炉工作一段时间后停止加热, 间隔5秒发出四长三短报警声, 响两次转入待机(数显型机种显示E0)。
分     析 : 此现象为CPU检测到IGBT超温的信息,而造成IGBT超温通常有两种,一种是散热系统,主要是风扇不转或转速低,另一种是送至IGBT G极的脉冲关断速度慢(脉冲的下降沿时间过长),造成IGBT功耗过大而产生高温。
! n0 n' j8 f2 @5 ]处理 方法 : 先检查风扇运转是否正常,如果不正常则检查Q5、R5、风扇, 如果风扇运转正常,则检查IGBT激励电路,主要是检查R18阻值是否变大、Q3、Q8放大倍数是否过低、D19漏电流是否过大。
3.3.11 故障现象11 : 电磁炉低电压以最高火力档工作时,频繁出现间歇暂停现象。
分     析 : 在低电压使用时,由于电流较高电压使用时大,而且工作频率也较低,如果供电线路容量不足,会产生浪涌电压,假如输入电源电路滤波不良,则吸收不了所产生的浪涌电压,会另浪涌电压监测电路动作,产生上述故障。
处理 方法 : 检查C1容量是否不足,如果1600W以上机种C1装的是1uF,将该电容换上3.3uF/250VAC规格的电容器。
2 u9 C$ I4 J* L+ l6 C7 C' E3.3.12 故障现象12 : 烧保险管。
分     析 : 电流容量为15A的保险管一般自然烧断的概率极低,通常是通过了较大的电流才烧,所以发现烧保险管故障必须在换入新的保险管后对电源负载作检查。通常大电流的零件损坏会另保险管作保护性溶断，而大电流零件损坏除了零件老化原因外,大部分是因为控制电路不良所引至,特别是IGBT,所以换入新的大电流零件后除了按3.2.1<<主板检测表>>对电路作常规检查外,还需对其它可能损坏该零件的保护电路作彻底检查,IGBT损坏主要有过流击穿和过压击穿,而同步电路、振荡电路、IGBT激励电路、浪涌电压监测电路、VCE检测电路、主回路不良和单片机(CPU)死机等都可能是造成烧机的原因, 以下是有关这种故障的案例：
- h* m# R' w7 j/ K(1) 换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥DB、IGBT击穿，更换零件后按3.2.1<<主板检测表>>测试发现+22V偏低, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3) 项方法检查,结果为Q3、Q10、Q9击穿另+22V偏低, 换入新零件后再按<<主板检测表>>测试至第9步骤时发现V4为0V, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(9) 项方法检查,结果原因为R74开路,换入新零件后测试一切正常。结论 : 由于R74开路,造成加到Q1 G极上的开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相不同步而另IGBT瞬间过流而击穿, IGBT上产生的高压同时亦另Q3、Q10、Q9击穿,由于IGBT击穿电流大增,在保险管未溶断前整流桥DB也因过流而损坏。(2) 换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥DB、IGBT击穿，更换零件后按3.2.1<<主板检测表>>测试发现+22V偏低, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(3) 项方法检查,结果为Q3、Q10、Q9击穿另+22V偏低, 换入新零件后再按<<主板检测表>>测试至第10步骤时发现Q6基极电压偏低, 按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(10) 项方法检查,结果原因为R76阻值变大,换入新零件后测试一切正常。结论 : 由于R76阻值变大,造成加到Q6基极的VCE取样电压降低,发射极上的电压也随着降低,当VCE升高至设计规定的抑制电压时, CPU实际监测到的VCE取样电压没有达到起控值,CPU不作出抑制动作,结果VCE电压继续上升,最终出穿IGBT。IGBT上产生的高压同时亦另Q3、Q10、Q9击穿,由于IGBT击穿电流大增,在保险管未溶断前整流桥DB也因过流而损坏。
(3) 换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥IGBT击穿，更换零件后按3.2.1<<主板检测表>>测试,上电时蜂鸣器没有发出“B”一声，按3.2.2<<主板测试不合格对策>>第(1) 项方法检查,结果为晶振X1不良,更换后一切正常。结论 : 由于晶振X1损坏,导至CPU内程序不能运转,上电时CPU各端口的状态是不确定的,假如CPU第13、19脚输出为高,会另振荡电路输出一直流另IGBT过流而击穿。本案例的主要原因为晶振X1不良导至CPU死机而损坏IGBT。
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