博泰电磁炉维修手册 内容介绍 本<<手册>>是针对市场及各售后服务点需要而编写，共分三大部分,第一部分主要介绍电磁加热的原理及电 磁炉简介, 第二部分为电磁炉原理分析，第三部分介绍电路的检测方法及标准,并针对检测时出现的不良情况给出对 策,而且介绍一些故障案例供维修时作参考。 目 录 一、简介 1.1 电磁加热原理 1.2 电磁炉简介 二、原理分析 2.1 特殊零件简介 2.1.1 LM339 集成电路 2.1.2 IGBT 2.2 电路方框图 2.3 主回路原理分析 2.4 振荡、检锅及 IGBT 驱动电路 2.5 PWM 脉宽调控电路 2.6 同步电路 2.7 VAC 检测电路 2.8 电流检测、浪涌电压监测电路 2.9 VCE 检测电路 2.10 锅底温度监测电路 2.11 IGBT 温度监测电路 2.12 散热系统 2.13 主电源 2.14 辅助电源电路 2.15 蜂鸣器发声电路 2.16 起动电路 三、故障维修 3.1 故障代码表 3.2 主板检测标准 3.2.1 主板检测表 3.2.2 主板测试不合格对策 3.3 故障案例 3.3.1 故障现象 1 一、简介 1.1 电磁加热原理 电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能-磁能-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 电磁炉系列简介 博泰电器生产的电磁炉,介面有发光二极管显示模式、二位、三位、 四位 LED 数码显示模式、LCD 液晶显示模式、VFD 荧光显示模式、 数码彩屏显示模式。操作功能有火锅、火力、煎炸、爆炒、煲粥、煲 汤、烧烤、蒸炖、煮饭、温奶、定时、预约等功能。额定加热功率有 900~2100W 等。功率调节范围十档 调节,并且在全电压范围内功率自动恒定。220V 机种电压使用范围为 160~260V,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 温度过高保护、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、小物检测、锅具材质检测。 虽然规格较多,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。 二、原理分析 2.1 特殊零件简介 2.1.1 LM339 集成电路 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。 2.1.2 IGBT 绝缘栅双极型晶体管(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。 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。 IGBT 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) 。 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。 IGBT 的特点: 1.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。 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%。 IGBT 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。 目前 088 系列因应不同机种采了不同规格的 IGBT,它们的参数如下: (1) H20T120----西门子公司出品,耐压 1200V,电流容量 25℃时 40A,100℃时 20A,内部带阻尼二极管。 (2) FGA25N120----仙童公司出品,耐压 1200V,电流容量 25℃时 40A,100℃时 25A, 内部带阻尼二极管。 2.2 电路方框图 2.3 主回路原理分析 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。 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、检锅及 IGBT 驱动电路 A 点接同步信号（方波）输出端，当 A 点有方波输入时、经 C3 微分后变成三角波（B 点），与 C 点电压进行比 较，当 V10>V11 时，V13 为 OFF，Q8 导通，E 点输出低电平。当 V8V9, V14 下降,振荡有输出,有开关脉冲加至 IGBT 的 G 极。以上动作过程,保证了加到 IGBT G 极上的开关脉冲前沿与 IGBT 上 产生的 VCE 脉冲后沿相同步。 2.7VAC 检测电路 AC220V 由 D13、D14 整流的脉动直流电压通过 R2、R52 分压、EC2 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(详见故障代码表)。 (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(详见加热开关 控制及试探过程一节)。 (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。 “电源输入标准 220V±1V 电压,不接线盘(L1)测试 CPU VA/D 输入脚电压,标准为 3V±0.1V”。 2.8 电流检测及浪涌电压监测电路 电流互感器 T2 二次测得的 AC 电压,经 D6~D9 组成的桥式整流电路整流、EC7 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: (1) 配合 VAC 检测电路,判别是否己放入适合的锅具,作出相应的动作指令(详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。 浪涌电压监测电路:电源电压正常时,V5>V4,V2 为高电平(V2 约 4.7V),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,此电压将会引起 V5 端电压急剧下降，结果 V4>V5，U3A 比较器翻转,V2 低电平(V2=0V),D4 瞬间导通,将振荡电路输出的振荡脉冲电压拉低,电磁炉暂停加热,同时,MCU INT 监测到 V2 低电平信息,立即发出暂 止加热指令,待浪涌电压过后、V2 由低电压转为高电平时,MCU 再重新发出加热指令。 2.9 VCE 检测电路 R18 10K* EC2 22uF/16V FUSE 12A/250V L 250# CNR1 10D431 C5 2UF/275VAC R2 330K*/1/2W 电压检测 L N R52 330K*/1/2W 3V N 250# MCU D13 IN4007 D14 IN4007 R39 3K9 R40 10K +5V R47 10k* C20 222 C18 221 R45 1K VCC 1 2 3 4 CT1 1:3000 R42 51K* C6 223 R35 1.2K EC7 4.7U/25V CUR INT 浪涌 VR1 500 5 4 2 3 12 U1A LM339 D9 4148 D8 4148 D7 4148 D6 4148 EC9 100U/25V C7 104 I2 R13 1K R16 1K CUR不 工 作 时 约 0.3V, 工 作 时 随 功 率 增 加 CUR 过 高 时 不 工 作 电流检测 浪涌保护，正 常 时 ２ 脚 为 5V 浪涌保护时２脚出 现 瞬 时 低 电 平 0.5V 1.7V 1.7V 0.8V 5V +5 MCU MCU 将 IGBT 集电极上的脉冲电压通过 R19、R20、R22、R23 分压获得 V6 ,当 V6>V7 时 ,V1 为低电平，将脉宽 调制电路输出的电压拉低，从而关断 IGBT ,起到保护作用。根据 VCE 取样电压值,抑制 VCE 脉冲幅度不高 于 1100V(此值适用于耐压 1200V 的 IGBT)。 2.10 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应了 加热锅具的温度变化 ,热敏电阻 RT1 与 R3 分压点的电压变化真实反应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。 (2) 当锅具空烧时, 加热立即停止, 并报知信息(详见故障代码表)。 (3) 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(详见故障代码表)。 2.11 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应了IGBT的温 度变化,热敏电阻与 R6 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: (1) 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(详见故障代码 表)。 (2) 当热敏电阻 RT2 开路或短路时, 发出不启动指令,并报知相关的信息(详见故障代码表)。 2.12 散热系统 将 IGBT 及整流器 DB 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 Q1 8050 VCC 1 2 CN1 EH-2A R1 1K FAN D1 1N4007 Q1A 5609 J1 MCU R6 10K* +5V TIGBT t RT2 3950-100K MCU RT1 100K/ 3930 主 温 传 感 器 +5V R3 5.1K* 1 2 3 CN2 XH-3A TMAIN C26 104 MCU R28 100 R26 4K7 +5V R24 20k* R23 2K4* R22 5K6* R19 300K*/2W OUT2 接线柱 R20 300K*/2W 7 6 1 U1BLM339 OUT2 1.2V 4.1V 高压保护 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。 CPU 发出风扇运转指令时,电压通过 R1 送至 Q1 基极,Q1 饱和导通,VCC 电流流过风扇、Q1 至地,风扇运转; CPU 发出风扇停转指令时,FAN 脚输出低电平,Q1 截止,风扇因没有电流流过而停转。 为了能将电磁炉内部的余热降低，每次按开关键关机，风扇均会延迟 1 分钟后再停止运转。 2.13 主电源 AC220V 50/60Hz 电源经保险丝 FUSE,再通过电流互感器至桥式整流器 DB1,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,另外还送至 D13、D14 整流得到脉动直流电压作检测用 途。 2.14 辅助电源 本电路主要由开关电源变压器 T1，开关管 Q6，伺服管 Q5 及输出稳压电路组成，220V 电压经过整流后加入到 Q6 的集电极，伺服管的基极由伺服绕组和反馈电路 Z2，R34 共同控制，Q5 集电极控制开关管的基极，来调节 Q6 的关断与导通，调整输出绕组输出电压的高低。输出绕组输出两路电压，分别经快速恢复型二极管 D10，D11 整流 输出，其中 5V 电压又经过三端集成稳压器 78L05 稳压后输出。 注：由于是采用开关电源，工作频率非常高，故二极管均为快速恢复型，绝非普通整流二极管。 2.15 蜂鸣器发声电路 EC6 100U/16V +5V Vin 1 GND 2 Vout 3 IC1 78L05 EC1 2U2/400V D5 1N4007 D10 UF4007 R30 51k C4 103/500V C8 222J EC3 100U/25V Z2 18V/1W EC5 100U/16V D11 UF4007 1 2 9 6 10 5 3 4 7 8 T1 R17 330k Q6 13003 R36 470 R33 27K R34 100 1 2 3 4 R15 330k Q5 9014 EC4 100U/25V D2 IN4007 R12 51/1W 1 2 3 CN3 XH-3A R30 470 R10 100 VCC +18V VDD C9 222J FUSE 12A/250V L 250# N 250# CNR1 10D431 AC 2 AC 3 + 1 - 4 DB1 15A L1 电感260-500UH 1 2 3 4 CT1 1:3000 C5 2UF/275VAC L N C11 5UF/4UF 电磁炉发出报知响声时,CPU 脚输出的脉冲信号电压至蜂鸣器 BUZ1,令 BU1Z 发出报知响声。 2.16 起动电路 来自 MCU 的开关信号通过 R31 加入到 Q3 的基极，Q3 又控制 Q2，Q2 的集电极控制驱动电路的输入端， 在待电状态，拉低驱动端，保证 IGBT 可靠的关断，开机时发出检锅脉冲。 三、故障维修 088 系列虽然机种较多,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。 3.1 故障代码表 故障 代码 备注 无锅或检不到锅 E0 持续 30 秒后自动关机 IGBT 热敏电阻开路或短路 E1 持续 30 秒后自动关机 锅底热敏电阻开路或短路 E2 持续 30 秒后自动关机 电网高压保护 E3 30 秒内无恢复，自动关机 电网低压保护 E4 30 秒内无恢复，自动关机 锅具干烧保护 E5 持续 30 秒后自动关机 IGBT 超温保护 E6 持续 30 秒后自动关机 3.2 主板检测标准 。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 一、待机测试(不接入线盘,接入电源后不按任何键) 步骤 测试点 标准 备注 1 通电 发出“B”一声 2 A 3v7~~3v9 确认输入电压为 220V 时 3 B 3v9~~4v1 4 C 4v9~~5v1 5 D 16v5~~19v 6 E 2v9~~3v1 7 F 4v0~~4v1 8 H 0v5~~0v6 9 I I 1v6~~1v8 10 G 0v3~~0v5 K Q3 9014 R31 1K Q2 9014 R11 1K R14 10K VCC D4 4148 INT R27 2K Q2的 B脚 不 工 作 为 0.7V， 工 作 时 约 0.1V 0.6V 11 10 13 IC3D LM339 BUZ1 R29 10K BUZ Q4 9014 +5 MCU 二、动检(不接入线盘,接入电源后按开机键) 11 1~10 步骤合格再接入线盘试机,电磁炉应能正常启动加热 3.3 故障案例 3.3.1 故障现象 显示 E0，且有明显的抓锅声音。 分 析：有明显抓锅声音说明检锅信号已到达 IGBT，问题可能在检锅或电流检测电路上，后测互 感器的次级电阻，发现为无穷大，说明已开路，更换后，故障排除。 3.3.2 故障现象 开机立刻显示 E0，无抓锅声音 分 析：初步判定检锅信号无加到 IGBT 上，检测起动电路发现 Q2 损坏，更换后，故障排除。 3.3.3 故障现象 显示 E0，无抓锅声音 分 析 ：检锅信号无加到 IGBT 上，可能在途中丢失，检测发现 Z1 已击穿，更换后，故障排除。 3.3.4 故障现象 工作一分钟，显示 E1。 分 析 ：根据故障代码判断为 IGBT 的温度控制电阻开短路故障，开机检查发现热敏电阻的走线断 路，焊接好后，故障排除:。 3.3.5 故障现象 ：显示 E2。 分 析 :由故障代码表判断为锅底探头开短路故障。开机检查发现连接插座与主板焊接部位脱焊， 重新焊接好后，故障排除。 3.3.6 故障现象 ：正常电压下，机器开机显示 E4。 分 析 ：:E4 表示低压保护，测试 E 点电压发现无电压，判断为 VAC 电路有问题，检查后发现采 样电阻 R2 开路，致使电压采样信号无法到达 MCU，更换后，故障排除。 3.3.7 故障现象 ：工作几分钟后显示 E6，停止工作一会后又可以工作。 分 析：: 由故障代码表知为功率管过热保护，仔细观测发现在工作时风机不运转，打开机检测 发现驱动三极管 5609 烧坏，更换后，故障排除。 3.3.8 故障现象：插电源插座无反应。 分 析：开机检查，发现保险管正常，测桥堆输出电压有 300V，也正常，说明故障点在低压电 源或单片机部分，量测 5V 电压输出，发现无电压，确定故障点在开关电源部分，进一步测 试发现开关电源无输入，测试发现 R12 上端有 300V 电压，下端没有，拆下发现 R12 已开路， 进一步发现 Q6 损坏，此情况一般由开路变压器坏引起其它元件损坏，更换掉 R12，Q6，开 关变压器后，故障排除。 3.3.9 故障现象：插电源插座无反应。 分 析： 开机检测电压部分均正常，单片机供电正常，根据单片机工作的三个条件：电源，可 靠复位，振荡器正常。该单片机为内部复位，问题应在于陶振上，更换陶振后，故障排除。