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美的电磁炉各部分电路原理分析
发表日期:2019-04-28 19:44| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:美的电磁炉各部门电路道理阐发 在此次要针对美的TM-S1-01A-A板(TM-S1-01A)(主芯片S007)电磁炉做细致讲解,主板各部门电路功能及其节制道理,以及常见毛病的快速判断处置。 电磁炉电路图 电磁炉各电路阐发 美的电磁炉电路能够从功能模块上划分成以下次要的15个

  美的电磁炉各部门电路道理阐发

  在此次要针对美的TM-S1-01A-A板(TM-S1-01A)(主芯片S007)电磁炉做细致讲解,主板各部门电路功能及其节制道理,以及常见毛病的快速判断处置。

  电磁炉电路图

  电磁炉各电路阐发

  美的电磁炉电路能够从功能模块上划分成以下次要的15个电路模块,本节将对15个模块连系美的电磁炉的尺度板、TM板、QF板的现实电路道理进行阐述。

  (1)、LC振荡电路;(2)、同步及振荡电路;(3)、IGBT高压庇护电路;(4)、PWM脉宽调控电路;(5)、IGBT驱动电路;(6)、浪涌庇护电路;(7)、电流检测电路;(8)、电压检测电路;(9)、5V电源;(10)、18V电源;(11)、蜂鸣器报警电路;(12)、锅具温度检测电路;(13)、IGBT温度检测电路;(14)、电扇驱动电路;(15)、主电源;

  一、美的TM-S1-01A电路板电路模块阐发

  1、主板和显示板接口申明

  单片机芯片放置在主板上,此中单片机已嵌入了相关比力器及部门电磁炉公用法式函数。因为单片机芯片端口无限,一般通过串口驱动显示模块。显示模块放置在显示板上。为了同一所有产物,划定尺度板和显示板的排线接口挨次。按照产物的需要,确定了5个接口,其划定陈列挨次及申明列表如下:

  2、电路模块阐发

  LC振荡电路:

  元件构成:谐振电容C5,线圈盘L,IGBT

  LC振荡电路是整个电路的焦点部门,是电能转换成为电磁能的实现部门。此中L是指接在OUT1和OUT2之间的线圈盘,而C则为并在L之间的电容C5。电路通过IGBT的高频开关(一般频次在20K-30K)构成LC振荡,从而在L上构成高频变化的电流,变化的电流又使得L发生变化的电磁波。

  以上波形图是按照LC振荡工作道理,绘制的示企图:

  T1-T2:IGBT节制极为高电平,IGBT饱和导通,电流I1从电源流过线盘L,电能转换为磁能存储在线:IGBT节制极为低电平,关断IGBT,因为电感不答应电流突变,电流I2流向电容C5,能量转移到C5,I2减到最小时,也就是线盘的能量全数放完时,VC达到最高。

  T3-T4:电容起头通过线盘标的目的放电,所以此时I3为负向,电容的能量转移线盘上,VC最低时,反向电流I3最大。

  T4-T5:此时IGBT开通,但因为感抗的感化,不答应电流突变,负向电流I4继续向电容C5充电直至为0。

  所以,在一个高频的周期里,T2~T3的I2是线放电得电流,T4~T5得I4是线盘两头的电动势反向时构成的阻尼电流,因而,IGBT的导通电流现实是I1。

  IGBT的电压变化:在静态时,VC为输入电源颠末整流滤波后得直流电源,T1~T2,IGBT饱和导通,VC接近地电位,T4~T5,VC为负压,T2~T4,也就是LC自在震动得半个周期,VC上呈现峰值电压,在T3时VC达到最大值。

  以上证明两个问题:一是在高频电流得一个周期中,只要I1是电源供给线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,所以要调理加热功率,只需要调理脉冲宽度;二是LC自在震动的半个周期是呈现峰值电压的时间亦是IGBT的截止时间,也是开关脉冲没有达到的时间,这个时间关系是不克不及错位的,若是峰值脉冲还没有消逝,而开关脉冲已提前到来,就会呈现很大的霎时电流导致IGBT烧坏,因而必需包管开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿同步。

  同步及振荡电路

  电磁炉功率节制的焦点电路,次要感化是从LC振荡中取得同步信号(注1),按照同步信号振荡发生锯齿波,为IGBT供给前级驱动波形。此电路的输入信号是线脚输出节制IGBT前级的PWM信号。

  如图所示,其信号取自LC振荡的电容C5两头的分压,一路颠末R3、R19、R17、R14和C8获得相位电压A点,送到单片机20脚;另一路颠末R4,R5,R32,R37,R15,R16,R24获得相位电压B点,送到单片机19脚。单片机获得两者信号,并颠末内部处置,从而获得可节制的同步PWM,并从U1的3脚输出。

  检锅就是检测电磁炉上能否有锅,台湾的厂家称之为负载侦测,也就是把加热的锅具视为电磁炉的负载,是电磁炉电路的一部门。我们的检锅是脉冲法检有锅,就是通过内部信号处置能够检测能否锅具。

  其检测过程:开机后,进入功能后PWM(3脚)输出微米级的高电平使IGBT驱动电路启动LC振荡,通过同步反馈收集到单片机内部进行检测来确定能否有锅。

  (注1)同步信号:IGBT在导通时,其C极电压越低,IGBT内部的损耗越小,反之则损耗越大;当IGBT内部损耗过大,则IGBT内部发烧严峻而导致烧坏。在抱负形态,C极电压为零时开通IGBT,其内部损耗W=UcI=0,但现实上在电磁炉上电后,C极电压不成能为0V,所以,只能取IGBTC极最低的电压时开通IGBT,使IGBT的开关损耗最小。所以,同步信号就是IGBTC极电压最低时的检测信号,也就是最佳的IGBT开通机会。

  IGBT高压庇护电路

  此部门次要是检测IGBT C极电压,庇护IGBT在平安的电压下工作。美的电磁炉采用的IGBT最高耐压达1200V(如西门子IH20T120和仙童FGA25N120),但设想时一般都留有设想余量,此庇护电路IGBT高压动作的电压是1100V峰值。即当IGBTC极的电压跨越1100V时,IC(18)脚获得的分压电压变高,颠末内部检测将3脚输出的PWM宽度拉低,缩小IGBT驱动占空比,缩短IGBT导通时间,从而降低IGBTC极电压,达到庇护IGBT的目标。

  在必然的前提下,IGBT的C极导通时间越长,电磁炉的功率越大,IGBT的C极就越高。目前我们采用的锅具有304不锈钢和430不锈铁,304不锈钢的磁阻很是大,430的磁阻小良多,所以,要达到不异的功率,304的驱动脉宽将远小于430锅具;利用430锅具时,IGBT的C极承受的高压弘远于利用304锅具。所以,经常反映430锅具的功率无法达到额定的功率2000W,而304却等闲达到2500W以至更高,就是与此电路庇护相关。

  如图,IGBTC极电压颠末R4、R5、R32、R37、R15, R16,分压后再颠末R18到U1 18脚。在设想中或出产中,若要提高IGBT庇护电压而提高430的功率,能够减小R16。但不管若何,务必隆重,确保IGBT的C极高压不高于1100V,不然,提高了功率却也提高了产物维修率。

  PWM脉宽调控电路

  脉宽调控电路是由CPU内部按照分歧档位单片机3脚并共同同步信号主动输出PWM脉宽节制IGBT的占空比,从而影响功率的大小,PWM的占空比越大,IGBT驱动脉宽就越宽,则电磁炉的输出功率就越大,反之越小。

  “CPU通过节制PWM脉冲的宽与窄,节制送至振荡电路的加热节制电压,节制IGBT导通时间的长短(脉冲宽度),成果节制了加热功率的大小。”此中C30,C9,C8用于调相。

  振荡电路发生的驱动信号电压较低,根基在4~5V之间,不克不及驱动IGBT,所以,要将这电压放大到18V以更好地驱动IGBT。

  此电路分为两部门:

  ⑴、由Q1、Q3构成的推挽电路,驱动波形通过由两个三极管Q1、Q3构成的推挽电路,将输出Vout电压提高到18V。

  ⑵由Q2构成的IGBT使能节制电路。当Q2基极为高电日常平凡,Q2导通,从而拉低Q3基极,Q3导公例IGBT驱动电路不工作,当Q2基极为低电日常平凡IGBT启动。

  浪涌庇护电路

  电磁炉在利用过程中,若是电网电压不稳,高压脉冲(一般高于400V)冲击电磁炉,形成电磁炉IGBT击穿。浪涌庇护电路就是为了防止此浪涌高压对电磁炉的损坏而设想的。

  浪涌电路的信号SURGE取样于电网电压整流后的信号,市电颠末D1,D2整流后,颠末R29,R1,R11分压后,颠末R40获得单片机U1 1脚取样信号。当电源电压一般时,U1 1脚为低电平(约0.8V),颠末U1内部处置后不影响后级IGBT使能节制电路的Q2。当电源俄然有浪涌电压输入时,形成U1 1脚电压升高为高电平(约高于2.5V),颠末IC内部检测处置使3脚输出高电平,这能够使后级IGBT使能节制电路的Q2截止,关断IGBT,从而起到庇护IGBT的感化。

  电路中,R1、R11各并上电容次要提高抗干扰能力,避免浪涌庇护误动作,D4为嵌位感化,防止U1 1脚电压跨越5V,损坏U1。

  电流检测电路

  流过康铜丝两头的电流,变换成电压,此电压颠末R2,变阻器VR1输入至单片机U1 AD端口17脚。CPU按照检测此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电流,从而主动做出各类动作:

  1、检到过锅后,将会用1秒钟的时间来检测电流的变化,通过电流变化的差值确定锅具的材质、大小尺寸

  2、工作时,单片机时辰检测电流的变化,按照检测到的电压及电流信号,主动调整PWM做功率恒定处置。

  3、工作时,单片机时辰检测电流的变化,当电流变化过大时,做无锅具的判断。

  VR1是0欧到500欧姆的可调电阻,次要是通过此调理电阻来调整由于布局误差惹起的功率误差,通过调理此电阻来改变电流检测的基准,达到调理电磁炉输出功率大小的目标。当VR1增大时,响应的电流检测的电压会提高。在输入电流必然的环境下,输出感应出来的电压响应提高,那么电流检测的AD值的会提高,按照软件恒功的要求,功率会相对下降。

  电压检测电路

  电压信号取自电磁炉电源交换输入,交换信号由D1、D2整流的脉动电流电压通过R29、R26,R12与R10分压、C14滑润后,获得信号送到单片机AD口,即VOLC U1(10脚)。

  CPU按照检测此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电压,从而主动做出各类动作:

  1、工作时,单片机时辰检测电压的变化,若电压过高或过低时(一般250V~150V电压为一般),单片机将会发出庇护的指令,遏制加热,并显示代码;待电压恢复一般后,电磁炉主动恢复继续工作。

  2、工作时,单片机时辰检测电压的变化,按照检测到的电压及电流信号,主动调整PWM做功率恒定处置。

  电源供电电路

  尺度板的供电采用开关电源体例,此电源模块将交换电压转换为VDD,18V和5V直流电。此中,VDD给电扇供电,18V电压给IGBT驱动、。5V电压用于单片机、显示板、信号采样供给基准等电路。

  开关电源工作道理:

  当viper12开通时,脉冲电压颠末变压器初级线V摆布的VDD电压,一路经D7给Viper12芯片供电;另一路给风机,IGBT供电。此外VDD电压经DW2稳压管到Viper12反馈端FB。当电压高于18V,Z90导通,则有反馈电流输入Viper12反馈端,Viper12颠末内部处置鉴定能否达到关断电平。从而达到调整PWM目标。这也使VDD电压处在18V摆布,颠末C23大电容滤波不变在18V电平。

  当viper12关断时,变压器4脚电压颠末D11拾掇构成约9V直流电压。此电压输入7805 IC后转换成5V电压个系统芯片供电。

  D8是续流二极管,感化是Viper12关断时,电流颠末变压器L2的2脚,负载,D8,变压器L2的1脚.构成完整回路。

  L7805是电压调整IC,内置电流限制庇护,热庇护功能。本板电路是将10V电压转换成5V电压。

  蜂鸣器报警电路

  采用的蜂鸣器为交换驱动。电路的驱动端口毗连单片机的输出口,C6为隔直电容,当单片机驱动端口输出方波信号时,蜂鸣器鸣叫报警。采用的蜂鸣器驱动频次为4KHz,若频次合适,则蜂鸣器鸣啼声音动听,若频次偏低,则鸣啼声沉闷以至不响,若频次偏高,则鸣啼声锋利难听以至不响。

  锅具温度检测电路

  加热锅具锅底的温度通过陶瓷板传到紧贴在其下面的热敏电阻,具有负温度特征的热敏电阻的阻值的变化间接反映了锅具温度的变化。锅具热敏电阻与R1并接后与R2分压输出信号TEMP_MAIN,按照热敏电阻的负温度特征可知,温度越高,热敏电阻阻值就越小,分压所的的电压TEMP_MAIN就越大,单片机就是通过检测TEMP_MAIN电压的变化间接检测锅具的温度的变化,从而做出响应的动作:

  1、过热庇护:按照分歧的功能,当检测到的温渡过高时,电磁炉将会遏制加热或庇护显示庇护代码E3;

  2、干烧庇护:当锅具处于干烧形态时,锅具温度上升很快,电磁炉将会遏制加热并显示庇护代码EA;

  3、热敏非常庇护:当热敏电阻非常时,短路、短路或感应不到温度,电磁炉将不克不及启动或遏制加热,同时显示庇护代码;

  4、工作时,单片机时辰检测锅具温度,按照锅具温度做响应的火力调整。

  IGBT温度检测电路

  该检测热敏电阻紧贴在IGBT散热片上面,具有负温度特征的热敏电阻的阻值的变化间接反映了IGBT温度的变化。IGBT热敏电阻与R3分压输出信号TEMP_IGBT,按照热敏电阻的负温度特征可知,温度越高,热敏电阻阻值就越小,分压所的的电压TEMP_IGBT就越大,单片机就是通过检测TEMP_IGBT电压的变化间接检测IGBT的温度的变化,从而做出响应的动作:

  1、高温庇护:当检测到IGBT温度高于90℃-100℃时,电磁炉将会遏制加热待到温度下降到60℃--70℃-后恢复加热;当IGBT温度高于110℃时,电磁炉将会当即遏制加热并庇护显示高温代码E6,庇护IGBT;

  2、热敏非常庇护:当热敏电阻非常时,短路、短路,电磁炉将不克不及启动或庇护显示庇护代码。

  电扇驱动电路

  电扇利用18V的电扇,电路由D3、Q5和R20,R35形成。当FAN口为高时,Q1导通,电扇工作,当FAN口为低时,Q1截止,电扇关断。因为电扇为感性负载,Q1关断后,电扇仍有电流,电流可通过D3放掉。在电磁炉良多方案中,电扇驱动节制口FAN和蜂鸣器驱动端口BUZ复用统一个单片机端口,所以,在蜂

  鸣器鸣叫时输出方波,电扇会临时减慢,但因为鸣叫时间很短(短于1S),而电扇动弹时具有惯性,所以动弹减慢不较着,并不影响现实结果。

  安全丝FUSE1在电路烧坏的环境下主动堵截电磁炉与电网的毗连,以庇护电网。

  EMC防护电路次要感化是供给质量因数、抑止骚扰电压和抗击雷电冲击。

  整流桥BG1,其感化是将~220V转换成直流电压,为电磁炉谐振电路供给工作的直流电。

  滤波电路由扼流线圈和滤波电容构成,将直流脉动电压转换为滑润的直流电,对后面LC振荡电路的电能转化起储能的感化,同时也防止LC振荡回路的高频电流干扰电网。

  1、主板及显示板简介

  TM-S1-01D电路板为美的电磁炉继TM-S1-01A电路板后的新一代集成方案功率板。较之于以前的非集成方案而言就是将相关比力器,放大器集成到主控芯片内部,从而使功率板外围电路更简单。美的TM-S1-01D功率主板主控芯片为美的与日本三洋合作开辟的电磁炉公用节制芯片。主控芯片位于主板上,连系位于显示板上的显示芯片实现电磁炉按键操作以及显示功能。

  显示芯片通信与主控芯片通信口有以下两种:

  维修留意点:

  维修中若是接到客户所送维修机安全管炸裂、桥堆和IGBT销毁,请留意以下原件的查抄,免得形成上电再次炸机。

  (1)请确认18V稳压二极管DW1能否损坏。细致请参看第二部门电路模块阐发第(3)条。

  (2)请查抄滤波电容C4能否非常。若是C4电容短路,可能再次上电炸机。细致请参看第二部门电路模块阐发第(10)条。

  (3)请查抄主控芯片U1的2脚4脚能否非常。检测方式为:万用表打在丈量通路的这一档,红表笔接2脚,黑表笔接4脚,若是万用表显示为二极管特征(数显万用表约600多),则将表笔互换,若是万用表显示断路,则可通电做进一步测试维修;若是两次丈量万用表显示这两脚短路,或着红表笔在4脚黑表笔在2脚时万用表显示两脚之间从在必然电阻,则申明此电路板主控芯片已损,请勿通电维修。

  2.若是经查抄磁炉其它部门一切优良无非常,可是零件不克不及加热,请查抄谐振电容C5能否非常。一般谐振电容若是容值变化,外观也会有响应变化,较着变化目测可知。

  若是磁炉炸机请查抄滤波电容C4能否短路。检测方式为拆掉已损坏的IGBT丈量C4电容两头能否短路。

  以上两种环境可能会在电磁炉利用很长一段时间后呈现。

  3.若是发觉有风机不转现象,改换风机仍然不转,请查抄Q5能否一般。检测方式为:上电丈量Q5与R20毗连点能否电压大于3.0V,若是大于3.0V,请改换Q5。若是电压为0V,查抄电阻R20能否断路,查抄单片机27脚到R20之间的铜箔能否断开。

  4.维修时静态丈量SURGE点的电压该当小于1.4V,若是该点电压较着高于这个电压,磁炉不克不及一般工作,查抄响应的电阻阻值有没有较着变化。钳位二极管能否对+5V短路。

  5.若是零件功率偏低,可查抄RK1(康铜丝)能否较着浮起或者较着受潮生锈。若是康铜丝有较着非常,可改换康铜丝查抄功率。

  6.维修时丈量Vc静态电压该当为1.1V。若是静态电压较着大于设想值1.1V,则零件功率可能偏低或者不加热,此时需要丈量相关元件电阻能否变质。一般为电阻R4阻值变小。

  7.若是碰到炸机环境维修,请确认18V稳压二极管DW1能否损坏。若是稳压二极管反向不是高阻形态,则与电阻R6并联导致R6分压降低不足以维持IGBT一般导通,上电后会再次炸机。

  8.Va与Vb之间静态压差必需大于100mV,不然电磁炉不克不及加热。

  9.D8为续流二极管,型号为:BYV26C。留意与UF4007的区别,不成混用。若18V和5V电压输出非常,可查此元件。

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