奔腾电磁炉维修手册(下)概要

奔腾电磁炉维修手册(下第十一节电磁炉各电路分析

LC 振荡电路振荡电路是整个电路的核心,通过 IGBT 的高速开关形成 LC 振荡。 (一般频率 20K30K

A 、 T1-T2:当电路中 IGBT 控制极(G 为高电平时,这时 IGBT 饱和导通,电流 I1从电源流过线盘,电能转换为磁能存储在线盘上。

B 、 T2-T3:当电路中 IGBT 控制极(G 为低电平时,关断 IGBT , 由于电感不允许电流突变, 电流 I2流向电容 C3, 能量转移到 C3, 电流 I2减到最小时,也就是线盘的能量全部放完时, V

C 达到最高。

C 、 T3-T4:电容开始通过线盘方向放电,以此时电流 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。

D 、 T4-T5:此时 IGBT 开通,但由于感抗的作用,不允许电流突变, 负向电流 I4继续向电容 C3充电直至为 0 所以,在一个高频的周期里, T2~T3的电流 I2是线盘磁能对电容 C3的充电电流, T3~T4的电流 I3逆程脉冲峰压通过 L1放电的电流,

T4~T5的电流 I4是线盘两端的电动势反向时形成的阻尼电流, 因此, IGBT 的导通电流实际是电 I1。

IGBT 的电压变化:在静态时, VC 为输入电源经过整流滤波后得直流电源,

T1~T2, IGBT 饱和导通, VC 接近低电位, T4~T5, VC 为负压, T2~T4, 也就是 LC 自由震荡得半个周期, VC 上出现峰值电压, 在 T3时 VC 达到最大值。以上证明两个问题:一是,在高频电流一个周期中, 只有电流 I1是电源供给线盘能量的, 所以电流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, 电流 I1就越大,反之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲宽度。二是 LC 自由震荡的半个周期是出现峰值电压的时间亦是 IGBT 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,如果峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲已提前到来,就会出现很大的瞬间电流导致 IGBT 烧坏, 因此必须保证开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿同步。

LC 振荡电路

同步振荡电路电磁炉功率控制的核心电路,主要作用是从 LC 振荡中取得同步信号,同时振荡产生锯齿波,为 IGBT 提供前级驱动波形。电路输出信号为锯齿波. • 如图所示, LM339的 IC2C 运放产生同步信号, 其信号取自 LC 振荡的电容 C3两端

的分压, R18、 R7与 R25、 R38分压为 V-, R19、 R2与 R23、 R24的分压为 V+。当电磁炉上电后, 若 IGBT 未开通工作, V-和 V+的静态电压分别是 4.02V 和 4.25V , 比较器 14脚输出高电平。在 T2~T5时间,由于电容 C3两端的电压是左负右正,所以 V+大于 V-, IC2C 输出高电平。在 T5~T6时间, 电容 C3反向放电完毕, C3两端的电压是右负左正,即此时 V-大于 V+, IC2C 输出低电平(此时也是 IGBT 的 C 极最低点 , +5V通过 R39、 R41给 C34充电, V01持续上升;到 T7时, C3开始充电, C3两端的电压恢复左负右正, 比较器发生翻转输出高电平, V out 同时发生跳变而高于 5V ,此后, V out 通过 D19快速放电。如此产生一个振荡同期,以后重复此过程。 VO2

为单片机的中断口,单片机通过此端口的信号可以检测锅具。此电路是通过脉冲检测锅具的,即:一开始单片机给电路发送一个触发脉冲,引起 LC 自由振荡,振荡波形会在 IC2C 产生一序列的方波, 通过中断口对 VO2方波个数的检测可以确定是否有锅。不同材质、尺寸的锅具所在一定时间内的脉冲数是不一样的, 有锅与无锅的区别就更大了。有锅时振荡电路所处的是阻尼振荡 , 而无锅时为自由振荡 , 但实际上无完全的自由振荡 ,所以,有时显示正常时却检不到锅,有可能是此处出问题。

目前 , 判断是否有锅的标准是 1-8个脉冲数为有锅, 0个或多于 8个

则为无锅 , 但不同材质锅具的阻尼系数不同。 (同步信号有误同步振荡电路图(拓邦

同步信号与 IGBT 关系

IGBT 在导通时,其集电极(C 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 内部发热严重而导致烧坏。在理想态,集电极(C 电压为零时开通 IGBT

,其内部损耗•W=UcI=0,但实际上在电磁炉上电后,集电极(C 极电压不可能为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 开通时间。

PAN 口有两个作用:触发和检锅

LC 振荡开始后可以由主回路自主振荡,但自主振荡需要触发起动, 也就是 IGBT 需要一个触发的信号,以使 LC 谐振回路获得初始的能量。在电磁炉开机后, PAN 口为输出口,输出低电平后改为输入, 此时将会在比较器 14脚产生一个负脉冲,此负脉冲经过后续电路将形

成 IGBT 初始触发信号。注意,此触发脉冲的宽度不宜过大一般在 5-8uS 。此脉冲过小则无法触发 IGBT ,过大则,可能会损坏 IGBT 。奔腾电磁炉的检锅是脉冲法检有锅,就是通过 PAN 端口的信号可以检测是否锅具。其检测过程:开机后,单片机PAN 口先是输出口,产生一个触发脉冲后,马上改为输入口检测 PAN 口的信号。触发脉引起 LC 自由振荡,振荡波形会在 IC2C 比较后产生一序列的方波,通过中断口PAN 方波个数的检测可以确定是否有锅。

当电磁炉上没有放置锅具时,电磁炉的 LC 振荡的损耗很小,在短时间内可认为自由振荡;若放置锅具,则 LC 振荡可认为阻尼振荡。根据此特性,单片机在检测时,

以 250uS 为时间段进行脉冲计数,自由振荡则整个计数时间内都是脉冲, 而阻尼振

荡则只有 2-3个脉冲数。因此,一定时间内,根据 IC2C 比较后的脉冲数可以正确确定是否放置锅具。

IGBT 温度检测电路该检测热敏电阻紧贴在 IGBT 散热片上面, 具有负温度特性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 R5分压输出信号 TEMP_IGBT(温度控制信号 ,根据热敏电阻的负温度特性知,温度越高,热敏电阻阻值就越小,分压所的的电 TEMP_IGBT(温度控制信号就越大,单片机

就是通过检测 TEMP_IGBT(温度控制信号电压的变化间接检测 IGBT 的温度的变化,从而做出相应的动作:

A 、高温保护:当检测到 IGBT 温度高于 100℃时,电磁炉将会停止加热待到温度下降到 60℃后恢复加热;当 IGBT 温度高于 110℃时,

电磁炉将会立即停止加热并保护 IGBT 。

B 、热敏异常保护:当热敏电阻异常时,短路、开路,电磁炉将不能启动。

IGBT 温度检测电路图