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美的PVY22A电磁炉工作原理分析
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2014.02.08

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  美的PVY22A电磁炉的内含两块四电压比较器LM339,其主板电路与美的多型电磁炉电路+H同,该电路的组成框图如下图所示。

 

 

  单元电路分析

  整流滤波电路

  该电路主要功能是进行AC-DC变换,其核心元件是整流桥堆。它将220V交流电变换成脉动直流电,然后经过L型滤波电路(由电感线圈L2和电容C14组成)进行滤波,输出平滑的直流电。电路如下图所示。

  小知识:电感脉动电流产生反电动势的作用,它对交流阻值很大,而对直流阻值很小,如果把较大的电感串接在整流电路里,就可以使电路中的交流成分大部分降落在电感上,而直流部分则从电感线圈流到负载上,起到滤波的作用。电感滤波电路通常用在负载电流很大、对滤波效果要求不高的场合。

 

 

  EMC防护电路

  EMC防护电路是在电源的输入端,防止高频干扰或者雷击等损坏后面电路而没置的电路,主要由ZNR300、C300、R313等组成。压敏电阻ZRN300的电阻值随外加电压而变化。当外加电压较低时,流过电阻的电流很小,压敏电阻呈现高阻状态;当外加电压达到或者超过压敏电压Uc时,流过压敏电阻的电流陡增,其阻值将大大降低。电容C300与R313主要用于吸收电源中的高频谐波(见上图)。

  LC振荡电路

  LC振荡电路如上图所示。该部分是电磁炉的主要电路之一,主要是利用LC并联谐振的原理进行工作。具体工作过程如下:当1GBT的c极电压为0V时,1GBT导通,电感(线圈)进行储能,当IGBT由导通到截止时,由于电感线圈的作用,电流还会沿着先前的方向流动,因为此时IGBT已关断,所以电感只能对电容Cl5充电,从而使得c极E电压升高,充电电流逐渐变小,当充电电流为0时,c极电压最高。此时的c极电压值是选择IGBT耐压指标的直接依据。从这时开始,C15开始经线圈放电,c极电压变低,当c极电压接近OV时,控制电路检测(监控)到这个值,再次打开IBGT,又一个循环开始。如此周而复始,电感(线圈)与振荡电容不停地进行充电放电,产生振荡波形。

 

  同步电路

  同步电路的主要作用是控制IGBT的开关同步。它由电压比较器IC2D的10、11、13脚和分压电阻R37、R36、R35、R7、滤波电容C17、C16、钳位二极管D19等构成,电路如下图所示。

电压比较器10脚检测IGBT的c极电压。当该电压大于11脚电压时,比较器的13脚输出低电平;当该电压低于11电压脚时,比较器的13脚输出高电平。该电平信号送到后面的波形发生电路,对锯齿波形进行波形修正后,送到后面的功率控制电路,用于控制IGBT的导通与截止。

  波形发生电路

  波形发生电路的主要作用是产生标准的锯齿波,由电压比较器IC2C的8、9、10脚,电阻R45、R46、R33R、积分电容C32、滤波电容EC7及钳位二极管D8~D11等构成(电路如图3-5所示)。该电路为自激振荡电路,在比较器的反相端产生锯齿波形,经IC2D⑩脚输出的同步信号及功率控制信号对其进行波形修正后,由14脚输出接近于方波的控制信号。

  功率控制电路

  功率控制电路主要用于控制IGBT的导通和截止。该电路由电压比较器IC3C的8、9、10、1、13、14脚、电阻R53、R48、R54、R52、R55、R58、R59、电容C8、C19、EC9、钳位二极管D18、稳压二极管25、三极管Q8、Q9等组成,如下图所示。

来自电压比较器IC2C⑩脚的控制信号分别送到比较器IC3C的反相输入端的8、10两脚,由于9、1两脚的电压不变(基准电压),当送来的控制信号波形处于高电平时,13、14两脚都输出低电平,Q9导通,Q8截止,18V电压经过Q9的e-c极及R58、R59流向IGBT的G极,IGBT导通;当送来的控制信号波形处于低电平的时候,13、14两脚都输出高电平,Q8导通,Q9截止,IGBT工作于截止状态。此时,IGBT通过R59及Q8的c、e极放电(保护IGBT)。

  高压保护电路

  高压保护电路主要是保护IGBT的c极电压不超过它的耐压值。该电路由电压比较器IC2B的①、⑥、⑦脚、电阻R36、R42、R51、R56及电容C17、C31、C18等构成,如下图所示。

IC2B⑦脚外接了一参考电压,当⑥脚的电压(检测IGBT的c极电压)超过⑦脚电压时,①脚就会输出低电平,使主控芯片输出的功率调节信号(PWM)的幅度(电平)减小,从而降低IGBT的功率,使IGBT的c极电压降低,以达到保护IGBT的目的。

  检锅电路

  检锅电路由电压比较器IC2A的④、⑤、②脚及其外围元件组成,如下图所示。

振荡波形通过电阻分压送到电压比较器IC2A的④、⑤脚,在输出端②脚会产生脉冲,主控芯片对此脉冲计数,若脉冲数大于9个认为未放锅;若小于5个则认为已放上铁质锅具。另外,电流检测电路也会通过电流的检测来判断是否放有符合要求的锅具。当检测到电流大于2A时,认为有锅;否则认为无锅。

  电压检测电路

  该电路的主要作用是检测输入的市电高低。电路由整流二极管D300、D301、电阻R309、R8、R29、R18、电容C29、EC4、三极管Q7构成,如下图所示。

220V交流电经整流二极管全波整流、大电阻降压之后送到Q7的基极。由于三极管Q7采用共射极输出,所以当输入电压变化时,从发射极输出的电压也会相应变化。该变化的电压被送到主控芯片与基准电压进行比较,主控芯片根据比较结果发出相应指令,控制电磁炉的工作状态,并显示相应的故障代码。

  浪涌保护及18V欠压保护电路

  浪涌保护电路是针对电压中的浪涌冲击而进行的保护。该电路由电阻I<39、R27、R2、R28、R63、R15、电容C23、C30、稳压二极管24、电压比较器IC<3①、②及④~⑦脚构成,如下图所示。

  保护过程如下:整流模块的电压经分压电阻降压之后送到IC3A的④脚,由于比较器的第⑦、⑥两脚由稳压管24提供稳定的10V参考电压,因此当④脚的电压大于⑤脚电压时,②脚输出低电平,钳位二极管D20、D17导通,从而使IGBT停止工作。另外,IGBT的触发电压须在15V以上,否则发热会比较严重。为了检测该电压,在此使用了另外一个电压比较器IC3B。当⑦脚的电压小于⑥脚电压时,①脚也会输出低电平,使IGBT停IL1二作。

  温度检测电路

  锅具温度检测和IGBT温度检测区别在于:锅具检测电路由热敏电阻RTl(负温度系数)、R17、R6、电容C5组成;IGBT温度检测电路由热敏电阻TJC3—2A(负温度系数)、R23、R9、电容C6组成,下如图所示。

热敏电阻对取样点采样,其阻值的变化使送到主控IC的电压也随之变化。主控IC将主控程序的设定位与该电压进行比较,从而作出相应的动作,控制电磁炉的工作状态。

  复位电路

  复位电路主要是在上电时对电磁炉进行复位。该电路由三极管Q3、R16、R4、R61、C7、稳压管21构成,如下图所示。

在上电时,由于三极管Q3还没有导通,集电极送到主控IC的电平为低电平;当三极管导通后,送到主控lC的电平由低电平变为高电平,完成对MCU的复位。

  电流检测电路

  电路如上图所示。电流互感器CT300次级线圈感应的电压经过可调电阻VR1分压、二极管整流后送到Q5基极,作为检测锅具和调整输出功率信号。

  正常工作时,Q5因没有偏置电压而截止;当工作电流过大时,稳压二极管Z6的负极电压升高,当超过其稳压值时,Z6击穿,Q5导通,稳压二极管Z2击穿,从而将功率调节信号的幅度稳定在2.2V左右,电磁炉的输出功率降低,电流减少,达到了过流保护的目的。

  风扇驱动电路

  风扇是电磁炉散热的主要器件。风扇驱动电路由三极管Q1、Q2及电阻R1、R3,钳位二极管D1等组成,如下图所示。开机后,MCU的28脚输出高电平,Q1、Q2导通,散热风扇运转。

  上电保护电路

  电路如上图所示。电磁炉上电时,MCU的27脚输出高电平至三极管Q6的基极,Q6导通,从而保证电磁炉在待机状态下IGBT不工作;开机后,MCU的27脚输出低电平,Q6截止,不会影响功率控制电路的工作。

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