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雅乐思C18N2D/C1812D系列微电脑电磁炉整机电路分析
主逆变电路
该机的主逆变电路如图3-43所示,主要由加热线圈L、谐振电容Cll(0.33μF 1200VDC)、门控管IGBT(型号为EGA25N120,内含阻尼二极管)组成。其工作原理如F:当门控管ICJBT导通时,流过加热线圈L的电流迅速增大,同时加热线圈L将电能储存起来;当门控管IGBT截止时,储存在加热线圈L中的电能向谐振电容C11充电,随即C11又向加热线圈L放电。如此循环,即电容Cll和加热线圈L发生并联谐振,加热线圈L周围便会产生高频交变电磁场。该电磁场使放在电磁炉炉面上的不锈钢锅体感应出强大的涡流,从而产生大量的热量,对食物进行加热。
低压电源电路
该电磁炉的低压电源电路采用的是开关电源降压电路,与常见的变压器降压电路有较大的差异。该机低压电源电路主要由ST公司生产的内含场效应开关管、脉宽调制控制器、过流、过压及过热保护电路的新型中小功率单片智能电源集成电路U4(Viper12A)和开关变压器T1等元件组成。
通电后,交流220V市电经D3、D4整流、R38限流、C21滤波后,得到+300V左右的直流电压加到U4的5-8脚,U4内部各电路得电后开始工作,内部场效应管进入开关状态。此时,开关变压器T1的初级线圈经Dl整流,C6、Cl0、C,25滤波后,得到+21V的直流电压,给散热风扇、脉冲信号驱动电路及U2 (LM339)供电。另外,开关变压器Tl的次级线圈的输出经D7整流、C8滤波、Ul(78L05)稳压、C7滤波后,得到+5V的直流电压,给单片机电路、按键及显示电路和一些上拉电阻
及基准电路供电。
单片机复位电路
如上图所示,该机的单片机复位采用常见的硬件复位电路,主要由R31、C16、R45组成。开机瞬间,+5V电压经过R31对C16充电(由于R31阻值较大,C16充满电需要一定的时间),HT46R22的15脚暂得不到高电平。只要该低电平时间足够长,单片机便能正常复位。当C16充满后,HT46R22的15脚为高电平,单片机进入工作状态。
开机/关机电路
接上电源,蜂呜器响一声,电源指示灯亮。此时,整机处于待机状态,单片机HT46R22的14⑩脚无脉冲信号输出,④脚输出为低电平。同时,HT46R22的⑥脚输出为低电平,经过D20将U2( LM339)的⑤脚拉至低电位,防止其他干扰信号经过驱动电路放大后使门控管导通。放置好锅具后,按一下电源“开/关”键S12,单片机HT46R22的14脚便输出脉冲信号。同时,HT46R22⑥脚输出的低电平变为高电平,使脉冲信号能够顺利通过。另外,单片机HT46R22的④脚也由待机时的低电平变为高电平,使Q2 (S8050)饱和导通,散热风扇转动。
开机延迟电路
电磁炉在开机瞬间,各电路电源的建立均比单片机电路的启动要早。因此,为了防止门控管在开机瞬间受电流的冲击而损坏,该电磁炉增加了开机延迟电路。参照图3 -44,该电路主要由U2、R16、R17、R48、R49、C2、C3组成。在开机瞬间,U2⑦脚因为接有电容C3,所以其电压值低于⑥脚,U2的①脚输出低电平,U2的⑤脚也变为低电平,将脉冲信号对地短路,U2的②脚无脉冲信号输出,保证门控管在开机瞬间不导通。当C3充满电后,U2的⑦脚电压高于⑥脚电压(由R16、R17、及R48、R49的阻值决定),其①脚输出变为高电平,相当于内部电路开路,对脉冲信号的通过无影响。
220V交流电压监测电路
为了防止门控管在220V交流电压过高或过低时损坏,该机设计了220V交流电压监测电路。参照图3-44,220V交流电压经过电阻Rl或者R2降压、R3分压、C13滤波后,送到单片机HT46R22的⑧脚,单片机根据此电压值的高低来判断交流电压是否正常(其电压值由厂家设定并存储在单片机内部,一般下限为150V,上限为260V)。若判断出交流电压过高或者过低,单片机14脚将停止脉冲信号的输出。同时,单片机HT46R22的⑥脚将输出低电平,使门控管停止工作,并在数码管上显示出故障代码,以方便故障排除。
高压峰值检测电路
为了保证门控管长期可靠地工作而不被过高的反峰电压击穿损坏,该机设计了高压峰值检测电路。参照图3-44,加热线圈L的LOUT端(即门控管的集电极)的电压经R7、R12降压,R11、R37分压取样后,经过R13送到Q1( S9015)的基极。在正常情况下,Q1基极电压低于发射极电压,Q1导通,单片机TH46R22的21脚为高电平,其14脚输出正常的脉冲信号。当门控管集电极电压高于设定值时,Q1基极电压将大于或等于Ql发射极电压,Q1截止,单片机的21脚为低电平,其14脚将停止输出脉冲信号。同时,单片机的⑥脚输出变为低电平,U2的②脚无脉冲信号输出,门控管可靠地截止。
锅具及电流检测电路
参见下图,电流互感器T2次级感应出的电压经D10~D13构成的桥式整流电路整流后,得到与流过T2初级线圈的电流同步变化的脉动直流电压。该电压经电位器VR1调整,R19、R20分压取样,C14滤波后得到一个电压信号,并送人单片机HT46R22的⑨脚作为电流信号。单片机HT46R22内部的检测电路根据该电压信号的高低来自动调整输出功率,防止门控管因过流而损坏。同时,该电压信号也作为炉面有无锅具的检测信号。如果炉面上未放置锅具或放置的锅具不合规格、放置的位置不正确,单片机HT46R22⑨脚的电压大小将达不到设定值,其内部检测电路据此判定炉面无锅具,单片机的⑩脚将无脉冲信号输出,③脚输出报警信号,驱动蜂鸣器发出响声,给用户进行提示。
过热保护电路
该机的过热保护电路分为炉面过热保护电路和门控管过热保护电路,参照上图。(1)炉面过热保护电路:由炉面温度检测热敏电阻HITE、C19、R42及单片机HT46R22⑦脚内部电路等组成。在加热过程中,炉面温度不断上升,安装在炉面与加热线圈之间的热敏电阻的阻值也在不断地变小,单片机HT46R22⑦脚电压不断上升。当炉面温度达到设定值时,单片机⑦脚电压也达到设定值,其内部保护电路启动,单片机14脚停止输出脉冲信号,同时启动蜂鸣报警电路,并在数码管上显示出该故障的代码。
(2)门控管过热保护电路:主要由门控管温度检测热敏电阻IGBT-T、C40、R40及单片机HT46R22⑩脚内部电路组成。当门控管的温度达到设定值时,固定在门控管上的热敏电阻相应地减小至设定值,单片机HT46R22⑩脚电压也相应地上升至设定位,其内部保护电路启动,单片机14脚停止输出脉冲信号,⑥脚输出低电平,使门控管停止工作。同时,蜂呜器发出报警声进行提示,并在数码管上显示出故障代码,方便排除故障。
同步电路
参照单片机复位电路图,加热线圈L的LIN端电压经R4、R5、R6分压取样后,加到U2 (LM339)的⑨脚(比较器的同相输入端),而LOUT端的电压经R8、R9、R10分压取样后,加到U2的⑧脚(比较器的反相输入端)。当门控管饱和导通时,加热线圈L的LIN端为“正”,LOUT端为“负”,U2(14)脚内部的电路相当于开路状态,不影响脉冲信号的通过;当门控管截止时,加热线圈L的LIN端为“负”,LOUT端为“正”,此时U2⑧、⑨脚内部的比较器翻转,其14脚输出为低电平,相当予将脉冲信号对地短路,从而使脉冲信号无输出,保证门控管可靠截止。
脉冲信号驱动电路
该机的脉冲信号驱动电路主要由Q3、Q4、R32及R33等分立元件组成,参照单片机控制电路图,电磁炉正常工作时,从U2②脚输出的脉冲信号送到由Q3、Q4组成的推挽放大电路进行推挽放大后,送到门控管的门极驱动门控管进行工作。
散热风扇驱动电路
参照上图,该机的散热风扇驱动电路由Q2 (S8050)、R43组成,电磁炉工作时,单片机HT46R22④脚输出+5V左右的高电平,经R43后使Q2饱和导通,散热风扇得电工作。按“开/关”机键停机后,在一定的时间内(30s左右)单片机HT46R22的④脚仍会持续输出高电平,以使电磁炉内的热量能尽快散发出去。
按键及显示电路
如上图所示,该机的按键及显示电路主要由8位移位寄存器Ul (74HC164N)、数码管驱动电路U3 (74HC138N)、数码管、按键、指示灯及其外围元件组成,并经过排插U2与主板进行连接。
由于电磁炉的电路均为热底板设计,所以,在检修电磁炉的过程中,一定要注意人身安全,防止触电事故的发生。最好能使用隔离变压器进行维修。
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