电脑式分立件驱动电磁灶

第五章　电脑式分立件驱动电磁灶

一、控制原理

电气系统控制框图如图3-9所示。

图3-9　电脑控制式电磁灶电气系统

科龙458系列电磁灶的电路图，CPU采用EM78P458AP，引脚功能如表3-11所列，负责功率调节、各种信息检测及保护；LM（SF）339比较器负责振荡、同步控制等，引脚功能如表2-12所列；Ql门控音、线盘及并联电容C3组成主回路。

表3-11　EM78P458AP（CPU）引脚功能

表3-12　IC2段（LM339）四电压比较器引脚功能

1.主回路工作

门控管Ql、线盘及并联电容C3组成主回路，由桥式整流器DB提供＋300V工作电压，Ql门控管脉冲来自驱动电路，产生于振荡电路，受控于CPU输出的PWM脉宽调制和加热控制电路。主回路的工作如图3-10所示。

图3-10　炉盘线圈高频电流形成

在t1～t2期间Ql饱和导通，桥式整流电路输出的＋300V通过炉盘线圈Ll、门控管Ql的c-e、地形成回路，电流i1从电源流过Ll，由于线圈感抗不允许电流突变，所以在tl-t2期间i1线性上升。在t2时脉冲结束，Ql截止，同样线圈感抗作用，i1不能立即变为0A，于是向C3充电，产生充电电流几。在勺时间，C3电荷充满，电流变为0A。这时Ll的磁场能量全部转为C3的电场能量。在电容两端形成左负右正电压，幅度达到峰值电压，在Ql的c-e极间出现的电压实际为逆程脉冲峰值电压＋300V电源电压，在t3~t4时间，C3通过Ll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换为Ll中的磁能，因感抗作用，i3不能立即为变为0A，于是Ll两端电动势反向，即Ll两端电压左正右负，由于阻尼管D11的存在，C3不能继续反向充电，而是经过段、Dll回流，形成电流i4，在i4期间，第二个脉冲开始到来，但这时Q1的VC为正，VC为负，处于反偏状态，所以，Ql不能导通，待i4减小到0A，Ll的磁能放完，即在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Ll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Dll的导通电流。

在高频电流一个周期时，t2～t3的i2是线盘磁能对电容C3的充电电流，t3～t4是逆程脉冲峰值电压通过Ll放电的电流，t4~t5的i4是Ll两端电动势反向时，因Dll的存在令C不能继续反向的充电，而经C2、D11回流所形成的阻尼电流，Ql的导通电流实际上是i1。

Ql的VCE电压变化，即Ql的C极与E极之间电压变化，因Q的E极接地，所以实质上是Q的C极电压变化。在静态时，VC为输入电源经过整流的直流电源。在动态时，t1-t2期间，Ql饱和导通，VC接近地电位（0V）；在t4-t5期间，阻尼管Dn导通，VC为负压（电压为阻尼管顺向压降），t3-t4期间，也就是Lc自由振荡的半个周期，Vc上出现峰值电压，在t3时VC达到最大值。

从上述分析可以看出：Ⅰ高频电流的一个周期里，只有i1的电源供给炉盘线圈Ll能量，所以i1的大小决定加热功率的大小，而i1的大小由Ql基极脉冲宽度决定，脉冲宽度越大，t1-t2：时间越长，i1越大；反之相反。所以要调节加热功率，只需要调节脉冲的宽度。LC②自由振荡的半周期是出现峰值电压的时间，也是Ql的截止时间，也是开关脉冲没到达的时间，这个时间关系是不能错位的，如峰值脉冲还有消失，而开关脉冲已提前到来，就会出现很大的导通电流使Ql烧坏，因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿相同步。为此，电磁灶设置了同步控制电路。

2.振荡工作

振荡由IC2B及④脚振荡电容C5、振荡电阻R54、振荡二极管D29等组成。在CPU的⑬脚输出的PWM脉宽调制信号，经R6、C33积分形成的电压，令Q7导通，集电极有电压输出，此电压通过R10使IC2B的⑤脚电压为V5。这时，IC2B将⑤脚（+）输入与④脚（-）输入电压V6进行比较，如V5＞V6，内部比较器截止。这时+5V通过R56、R54向C5充电，使I段B的④脚电压逐渐升高，升高至大于⑤脚电压VS时，内部比较器导通使②脚呈现0V低电平，令C5经R54等放电。当V6放电至小于VS时，又令内部比较器转换为截止，以后重复上述过程，形成振荡。

IC2B的⑤脚电压越高，内部比较器处于截止时间越长，电磁灶的加热功率越大，反之越小。

3.门控管激励电路

门控管激励电路又称门控管驱动电路、简称驱动电路。振荡电路IC2B的2输出幅度约为4.1V的振荡驱动脉冲信号，通过电阻R2送IC2D电压比较器⑧脚（-）输入，同时＋22V经Rll、R13分压对IC2D的⑨脚（+）提供约3V的基准电压。

在脉冲低电平期间，因V8=0V，V8<V9，内部比较器截止使输出Vl。为高电压，Q8、Q3导通，Q9、Q10截止，Ql的G极为0V而截止。

在脉冲高电平期间，因V8=4.1V时，V8>V9，内部比较器导通使V10为低电压，Q8、Q3截止，Q9、Q10导通，+22V通过R71、Q10加到Q1的G极，Q1导通。

4.PWM脉宽调电路CPU的⑬脚输出PWM脉冲由R6、C33、R16积分电路变换为平滑直流电压，PWM脉冲宽高越大，对Q7基极提供的直流电压越高，Q7导通量越大，Q发射输出电压越高，加到G点即IC2B的⑤脚电压越高，内比较器处于截止的时间越长，电磁灶的加热功率越高；反之相反。

5.同步控制

由IC2A比较器对线盘两端电压取样比较后，控制振荡电路的工作。

线盘左端+300V电压经R78、R51分压产生V3，线盘右端即QI的C极电压经R74、75、R52分压产生V4。在高频电流的一个周期里，在t2~t4（图3-10）门控管截止期间，线盘存储的能量对电容C3充电，C3电压左负右正，所以V3<V4，即比较器“-”输入高于“+"输入而导通，其①脚即V5=0V，将振荡器IC2（B）的⑤脚钳位于0V，使V6>V5，内比较器导通，②脚即V7=0V，振荡没有输出，也就没有驱动脉冲加至Ql的G极，保证Ql在此期间不会导通。当线盘向C3充满电后，C3对线盘放电完毕时，C3两端电压消失，这时V3>V4，V5上升为高电压，有振荡输出，有驱动脉冲加到Ql的G极。以上动作过程，保证了加到Ql的G极开关脉冲前沿与Ql产生的VCE脉冲后沿同步。

6.加热开关

控制当用户设置于加热状态时，CPU的1⑨脚输出高电平加热指令，使D18截止，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、VAC检测电路反馈的电压信息、VCE检测反馈的电压波形变化情况，判断是否放入了合适的锅具。如果判断已放入适合的锅具，CPU的⑬脚转为输出正常的PMW信号，电磁灶进入正常加热状态，如果电流检测电路、VAC及VCE电路反馈的信息，不符合条件，CP会判定所放入的锅具不符合或无锅，则继续输出PWM试探信号，同时发出指示无锅的报知信息（即故障代码），如1分钟仍不符合条件，则关机。

当用户设置停止加热时，CPU的1⑨脚加热控制输出低电压（同时⑬脚PWM脉宽调制停止输出），D18导通，将V8钳位于低电压，使V9>V8，令IC2D停止输出驱动脉冲，Ql门控管截止，加热停止。

7.VAC检测电路

VAC检测又称电网电压检测。交流220V电源经Dl整流，R79和R55分压，C32滤波变换相应值的直流电压，送入CPU的⑦脚，CPU将⑦脚电压与内部设定基准值进行比较，判断电网电压是否正常，并根据判断结果输出相应指令：

① 判断电网电压超出允许范围，停止加热，报警故障代码，如表3-13所列。

② 配合电流检测电路、VCE电路反馈的信息，判别是否已放入合适的锅具，发出相应的动作指令，并报故障代码。

表3-13　科龙458系列故障代码

③ 配合电流检测电路反馈的信息及方波电路检测的电源频率信息，调控⑬脚输出PWM的脉宽，令输出功率保持稳定。电源输入标准220V±1V电压，不接线（L）测试CPU的⑦脚电压，标准为l.95V±0.06V。

8.电流检测电路

由电流互感器CT二次测得的交流电压，经D20~D23整流、C31滤波加到CPU的⑥脚。该脚电压越高表示电流越大。CPU根据电流检测结果作出相应处理：

配合VAC检测电路、VCE电路反馈的信息，判别是否已放入适合的锅具，发出相应的动作指令（见加热开关控制及试探过程）。

配合VAC检测电路反馈的信息及方波电路检测的电源频率信息，调控PWM的脉宽，令输出功率保持稳定。

9.VCE检测电路将IGBT（Q1）集电极的脉冲电压，通过R76、R77、R53分压送到Q6的基极，在发射极上得到其取样电压，送CPU的3脚，CPU通过监测该电压的变化，自动发出各种动作指令：

Ⅰ 配合AC检测电路、电流检测电路反馈的信息，判断是否放入适合的锅具，发出相应的动作指令（见加热开关控制及试探过程）。

② CE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l200V的IGBT耐压1500V的IGBT管抑制值为1300V）。

③ 当测得由于其他原因导致VCE脉冲高于1150V时（此值适用于耐压1200V的IGBT管，耐1500的IGBT管此值为1400V），CPU立即发出停止加热指令并报故障代码，详见表3-13。

10.浪涌电压检测电路

交流220V电压，被桥式整流器DB整流变换为直流电压，再经R62、R72、R57分压，D28再整流形成V15送IC2C的⑩脚。+5V电源经R60、R61分压形成V14，送IC2C的⑪脚。

当电源电压正常时，V14>V15，IC2C截止，其⑬脚即V16为高电压（约4.7V）。这时，D17截止，不影响振荡电路的工作，振荡可电路可正常输出脉冲信号。

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，通过D28令V15升高，使V15>V14，ICZC比较器导通其输出V16为低电压（0V），通过D17瞬间将振荡输出V7钳位于低电压，暂停振荡输出，电磁灶暂停加热。同时，CPU监测到V16为低电压关闭信息时，立即发出暂停加热指令，待浪涌电压过后，恢复继续加热指令。

11.过零检测

220V电压经D2、D1进行半波整流，经R73、R14分压提供给Q11极。在220V电源处于上、下半周时，由Dl、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通，Q1集电极电压变为0V。当220V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零点同步的100Hz：方波信号，加到CPU的⑫脚。CPU通过检测该信号的变化，发出相应的动作指令。

12.锅底温度检测

电路加热锅具底部的温度透过微晶玻璃板传至紧贴板底的负温度系数热敏电阻，该电阻阻值的变化间接反映了加热锅具的温度变化。+5V电压经锅底温度热敏电阻与R58分压加到CPU的⑧脚。CPU根据此电压判断加热锅具的温度变化，发出相应的动作指令：

Ⅰ定温功率时，控制加热指令，令被加热物体温度恒定在指定范围内。

②当锅具温度高于220℃时，加热立即停止，并报知信息，显示故障代码。

③当锅具空烧时，加热立即停止，并报知信息，显示故障代码。

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，显示故障代码。

13.门控管温度检测

电路门控管产生的温度通过散热片传至紧贴其上的负温度热敏电阻TH，该电阻阻值的变化间接反映了门控管的温度变化。＋5V经热敏电阻TH与R59送CPU的④脚。CPU据此判断出门控管温度变化，并发出相应的动作指令：

Ⅰ 控管温度＞85℃时，调低PWM的输出，令门控管温度85℃。

② 门控管由于某种原因而高于95℃时，加热立即停止，并显示故障代码。

③ 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，显示故障代码。

④ 机如门控管温度高于50℃，CPU发出风扇继续运转指令，直至温度＜50℃（继续运转超过4min如温度仍高于50℃，风扇停转，风扇延迟运转期间，按一次关机键，可关闭风扇）。

⑤ 磁灶刚启动时，当测得环境温度低于0℃，CPU调用低温监测模式加热1min，1min后再转入正常监测模式，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灶。

14.散热系统

将门控管及整流器DB紧贴于散热片上，利用风扇运转通过电磁灶进、出风口形成的气流将散热片的热及线盘Ll等零件工作时产的热、加热锅具辐射进电磁灶内的热排到电磁灶外。

CPU由15脚输出风扇运转指令。当15脚高电压运转指令有效时，Q5饱和导通，这样，VCC电源通过电机、Q5的c-e极、地形成回路，电机有电流流过而产生磁场，令电机内的转子运转，电机运转带动扇叶工作。反之，当CPU的15脚为低电压时，Q5截止，风扇停转。

15.主电源电路

交流220V电压经保险管FUSE传输，Cl消干扰，再通过互感器CT至桥式整流器DB、C4滤波，变换为＋300V左右（电网电压的1.4倍）直流电压，通过扼流线圈提供给主回路使用。

16.辅助电源

交流220V电源，经变压器Tl降压为23V和13.5V从两组次级输出。其中交流13.5V经D3~D6整流、C37滤波、7805稳压为+5V，作为CPU等电路的工作电压；交流3V经D7~D10整流、C34滤波以及相关器件稳压为+22V，作为IC2比较器和IGBT管激励电路的工作电压。

17.报替电路

电磁灶有问题需要报警时，CPU的⑭脚输出幅度为5V、频率为3.5kHz的脉冲信号电压至蜂鸣器B2，令其鸣叫报警。

二、主板测量标准

由于电磁灶工作时，主回路工作在高电压、大电流状态中，所以，对电路检查必须将线盘（Ll）断开不接，否则极容易在测试时因仪器接入而改变电路参数造成烧机。接上线盘试机前，应根据表3-14主板检测表，对主板各点作测试后，一切符合要求才能进行。主板测试不合格的对策如表3-15所列。

表3-14　主板测试

表3-15　主板测试不合格对策