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苏泊尔电磁炉维修手册大全

电磁加热原理

电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。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。

1.2 458系列筒介

458系列是由建安电子技术开发制造厂设计开发的新一代电磁炉,介面有LED发光二极管显示模式、LED数码显示模式、LCD液晶显示模式、VFD莹光显示模式机种。操作功能有加热火力调节、自动恒温设定、定时关机、预约开/关机、预置操作模式、自动泡茶、自动煮饭、自动煲粥、自动煲汤及煎、炸、烤、火锅等料理功能机种。额定加热功率有700~3000W的不同机种,功率调节范围为额定功率的85%,并且在全电压范围内功率自动恒定。200~240V机种电压使用范围为160~260V, 100~120V机种电压使用范围为90~135V。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温度限制、IGBT温度过高保护、低温环境工作模式、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、过零检测、小物检测、锅具材质检测。

458系列须然机种较多,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。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458系列因应不同机种采了不同规格的IGBT,它们的参数如下:

(1) SGW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120。

(2) SKW25N120----西门子公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部带阻尼二极管,该IGBT可代用SGW25N120,代用时将原配套SGW25N120的D11快速恢复二极管拆除不装。

(3) GT40Q321----东芝公司出品,耐压1200V,电流容量25℃时42A,100℃时23A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120, 代用SGW25N120时请将原配套该IGBT的D11快速恢复二极管拆除不装。

(4) GT40T101----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A,内部不带阻尼二极管,所以应用时须配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321, 配套15A/1500V以上的快速恢复二极管(D11)后可代用GT40T301。

(5) GT40T301----东芝公司出品,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A, 内部带阻尼二极管, 该IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、 GT40T101, 代用SGW25N120和GT40

电。

(3) V6放电至小于V5时, 又重复(1) 形成振荡。

“G点输入的电压越高, V7处于ON的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小”。

2.5 +IGBT激励电路

振荡电路输出幅度约4.1V的脉冲信号,此电压不能直接控制IGBT(Q1)的饱和导通及截止,所以必须通过激励电路将信号放大才行,该电路工作过程如下:

(1) V8 OFF时(V8=0V),V8

(2) V8 ON时(V8=4.1V),V8>V9,V10为低,Q8和Q3截止、Q9和Q10导通,+22V通过R71、Q10加至Q1的G极,Q1导通。

2.6 PWM脉宽调控电路

CPU输出PWM脉冲到由R6、C33、R16组成的积分电路, PWM脉冲宽度越宽,C33的电压越高,C20的电压也跟着升高,送到振荡电路(G点)的控制电压随着C20的升高而升高, 而G点输入的电压越高, V7处于ON的时间越长, 电磁炉的加热功率越大,反之越小。

“CPU通过控制PWM脉冲的宽与窄, 控制送至振荡电路G的加热功率控制电压，控制了IGBT导通时间的长短,结果控制了加热功率的大小”。

2.7 同步电路

R78、R51分压产生V3,R74+R75、R52分压产生V4, 在高频电流的一个周期里,在t2~t4时间 (图

1),由于C3两端电压为左负右正,所以V3V5,V7 OFF(V7=0V),振荡没有输出,也就没有开关脉冲加至Q1的G极,保证了Q1在t2~t4时间不会导通, 在t4~t6时间,C3电容两端电压消失, V3>V4, V5上升,振荡有输出,有开关脉冲加至Q1的G极。以上动作过程,保证了加到Q1 G极上的开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相同步。

2.8 加热开关控制

当不加热时,CPU 19脚输出低电平(同时13脚也停止PWM输出), D18导通,将V8拉低,另V9>V8,使IGBT激励电路停止输出,IGBT截止,则加热停止。

(2)开始加热时, CPU 19脚输出高电平,D18截止,同时13脚开始间隔输出PWM试探信号,同时CPU通过分析电流检测电路和VAC检测电路反馈

的电压信息、VCE检测电路反馈的电压波形变化情况,判断是否己放入适合的锅具,如果判断己放入适合的锅具,CPU13脚转为输出正常的PWM信号,电磁炉进入正常加热状态,如果电流检测电路、

AC220V 50/60Hz电压接入变压器初级线圈,次级两绕组分别产生13.5V和23V交流电压。

13.5V交流电压由D3~D6组成的桥式整流电路整流、C37滤波,在C37上获得的直流电压VCC除供给散热风扇使用外,还经由IC1三端稳压IC稳压、C38滤波,产生+5V电压供控制电路使用。

23V交流电压由D7~D10组成的桥式整流电路整流、 C34滤波后, 再通过由Q4、R7、ZD1、C35、C36组成的串联型稳压滤波电路,产生+22V电压供IC2和IGBT激励电路使用。

2.19 报警电路

电磁炉发出报知响声时,CPU14脚输出幅度为5V、频率3.8KHz的脉冲信号电压至蜂鸣器ZD,令ZD发出报知响声。

三 故障维修

458系列须然机种较多,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。 3.2 主板检测标准

由于电磁炉工作时,主回路工作在高压、大电流状态中,所以对电路检查时必须将线盘(L1)断开不接,否则极容易在测试时因仪器接入而改变了电路参数造成烧机。接上线盘试机前,应根据3.2.1>对主板各点作测试后,一切符合才进行。

3.2.1主板检测表

3.2.2主板测试不合格对策

(1) 上电不发出“B”一声----如果按开/关键指示灯亮,则应为蜂鸣器BZ不良, 如果按开/关键仍没任何反应,再测CUP第16脚+5V是否正常,如不正常,按下面第(4)项方法查之,如正常,则测晶振X1频率应为4MHz左右(没测试仪器可换入另一个晶振试),如频率正常,则为IC3 CPU不良。

(2) CN3电压低于305V----如果确认输入电源电压高于AC220V时,CN3测得电压偏低,应为C2开路或容量下降,如果该点无电压,则检查整流桥DB交流输入两端有否AC220V,如有,则检查L2、DB,如没有,则检查互感器CT初级是否开路、电源入端至整流桥入端连线是否有断裂开路现象。

(3) +22V故障----没有+22V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障, 如果变压器次级有电压输出,再测C34有否电压,如没有,则检查C34是否短路、D7~D10是否不良、Q4和ZD1这两零件是否都击穿, 如果C34有电压,而Q4很热,则为

+22V负载短路,应查C36、IC2及IGBT推动电路,如果Q4不是很热,则应为Q4或R7开路、ZD1或C35短路。+22V偏高时,应检查Q4、ZD1。+22V偏低时,应检查ZD1、C38、R7,另外, +22V负载过流也会令+22V偏低,但此时Q4会很热。

(4) +5V故障----没有+5V时,应先测变压器次级有否电压输出,如没有,测初级有否AC220V输入,如有则为变压器故障, 如果变压器次级有电压输出,再测C37有否电压,如没有,则检查C37、IC1是否短路、D3~D6是否不良, 如果C37有电压,而IC4很热,则为+5V负载短路, 应查C38及+5V负载电路。+5V偏高时,应为IC1不良。+5V偏低时,应为IC1或+5V负载过流,而负载过流IC1会很热。

(5) 待机时V.G点电压高于0.5V----待机时测V9电压应高于2.9V(小于2.9V查R11、+22V),V8电压应小于0.6V(CPU 19脚待机时输出低电平将V8拉低),此时V10电压应为Q8基极与发射极的顺向压降(约为0.6V),如果V10电压为0V,则查R18、Q8、IC2D, 如果此时V10电压正常,则查Q

3、Q8、Q9、Q10、D19。

(6) V16电压0V----测IC2C比较器输入电压是否正向(V14>V15为正向),如果是正向,断开CPU第11脚再测V16,如果V16恢复为4.7V以上,则为CPU故障, 断开CPU第11脚V16仍为0V,则检查R19、IC2C。如果测IC2C比较器输入电压为反向,再测V14应为3V(低于3V查R60、C19),再测D28正极电压高于负极时,应检查D27、C4,如果D28正极电压低于负极,应检查R20、IC2C。

(7) VAC电压过高或过低----过高检查R55,过低查C32、R79。

(8) V3电压过高或过低----过高检查R51、D16, 过低查R78、C13。

(9) V4电压过高或过低----过高检查R52、D15, 过低查R74、R75。

(10) Q6基极电压过高或过低----过高检查R53、D25, 过低查R76、R77、C6。

(11) D24正极电压过高或过低----过高检查D24及接入的30K电阻, 过低查R59、C16。

(12) D26正极电压过高或过低----过高检查D26及接入的30K电阻, 过低查R58、C18。

(13) 动检时Q1 G极没有试探电压----首先确认电路符合>中第1~12测试步骤标准要求,如果不符则对应上述方法检查,如确认无误,测V8点如有间隔试探信号电压,则检查IGBT推动电路,如V8点没有间隔试探信号电压出现,再测Q7发射极有否间隔试探信号电压,如有,则检查振荡电路、同步电路,如果Q7发射极没有间隔试探信号电压,再测CPU第13脚有否间隔试探信号电压, 如有, 则检查C33、C20、Q7、R6,如果CPU第13脚没有间隔试探信号电压出现,则为CPU故障。

(14) 动检时Q1 G极试探电压过高----检查R56、R54、C5、D29。

(15) 动检时Q1 G极试探电压过低----检查C33、C20、Q7。

(16) 动检时风扇不转----测CN6两端电压高于11V应为风扇不良,如CN6两端没有电压,测CPU

第15脚如没有电压则为CPU不良,如有请检查Q5、R5。

(17) 通过主板1~14步骤测试合格仍不启动加热----故障现象为每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1),检查互感器CT次级是否开路、C15、C31是否漏电、D20~D23有否不良,如这些零件没问题,请再小心测试Q1 G极试探电压是否低于1.5V。

3.3 故障案例

3.3.1 故障现象1 : 放入锅具电磁炉检测不到锅具而不启动,指示灯闪亮,每隔3秒发出“嘟”一声短音(数显型机种显示E1), 连续1分钟后转入待机。

分 析 : 根椐报警信息,此为CPU判定为加热锅具过小(直经小于8cm)或无锅放入或锅具材质不符而不加热,并作出相应报知。根据电路原理,电磁炉启动时, CPU先从第13脚输出试探PWM信号电压,该信号经过PWM脉宽调控电路转换为控制振荡脉宽输出的电压加至G点,振荡电路输出的试探信号电压再加至IGBT推动电路,通过该电路将试探信号电压转换为足己另IGBT工作的试探信号电压,另主回路产生试探工作电流,当主回路有试探工作电流流过互感器CT初级时,CT次级随即产生反映试探工作电流大小的电压,该电压通过整流滤波后送至CPU第6脚,CPU通过监测该电压,再与VAC电压、VCE电压比较,判别是否己放入适合的锅具。从上述过程来看,要产生足够的反馈信号电压另CPU判定己放入适合的锅具而进入正常加热状态,关键条件有三个 : 一是加入Q1 G极的试探信号必须足够,通过测试Q1 G极的试探电压可判断试探信号是否足够(正常为间隔出现1~2.5V),而影响该信号电压的电路有PWM脉宽调控电路、振荡电路、IGBT推动电路。二是互感器CT须流过足够的试探工作电流,一般可通测试Q1是否正常可简单判定主回路是否正常,在主回路正常及加至Q1 G极的试探信号正常前提下,影响流过互感器CT试探工作电流的因素有工作电压和锅具。三是到达CPU第6脚的电压必须足够,影响该电压的因素是流过互感器CT的试探工作电流及电流检测电路。以下是有关这种故障的案例：

(1) 测+22V电压高于24V,按3.2.2>第(3)项方法检查,结果发现Q4击穿。 结论 : 由于Q4击穿,造成+22V电压升高,另IC2D正输入端V9电压升高,导至加到IC2D负输入端的试探电压无法另IC2D比较器翻转,结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。

(2) 测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点试探电压正常,证明PWM脉宽调控电路正常, 再测D18正极电压为0V(启动时CPU应为高电平),结果发现CPU第19脚对地短路,更换CPU后恢复正常。结论 : 由于CPU第19脚对地短路,造成加至IC2C负输入端的试探电压通过D18被拉低, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。

(3) 按3.2.1>测试到第6步骤时发现V16为0V,再按3.2.2>第(6)项方法检查,结果发现CPU第11脚击穿, 更换CPU后恢复正常。结论 : 由于CPU第11脚击穿, 造成振荡电路输出的试探信号电压通过D17被拉低, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。

(4) 测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点也没有试探电压,再测Q7基极试探电压正常, 再测Q7发射极没有试探电压,结果发现Q7开路。结论 : 由于Q7开路导至没

有试探电压加至振荡电路, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。

(5) 测Q1 G极没有试探电压,再测V8点也没有试探电压, 再测G点也没有试探电压,再测Q7基极也没有试探电压, 再测CPU第13脚有试探电压输出,结果发现C33漏电。结论 : 由于C33漏电另通过R6向C33充电的PWM脉宽电压被拉低,导至没有试探电压加至振荡电路, 结果Q1 G极无试探信号电压,CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。

(6) 测Q1 G极试探电压偏低(推动电路正常时间隔输出1~2.5V), 按3.2.2>第(15)项方法检查,结果发现C33漏电。结论 : 由于C33漏电,造成加至振荡电路的控制电压偏低,结果Q1 G极上的平均电压偏低,CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。

(7) 按3.2.1>测试一切正常, 再按3.2.2>第(17) 项方法检查,结果发现互感器CT次级开路。结论 : 由于互感器CT次级开路,所以没有反馈电压加至电流检测电路, CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。

(8) 按3.2.1>测试一切正常, 再按3.2.2>第(17) 项方法检查,结果发现C31漏电。结论 : 由于C31漏电,造成加至CPU第6脚的反馈电压不足, CPU因检测到的反馈电压不足而不发出正常加热指令。

(9) 按3.2.1>测试到第8步骤时发现V3为0V,再按3.2.2>第(8)项方法检查,结果发现R78开路。结论 : 由于R78开路, 另IC2A比较器因输入两端电压反向(V4>V3),输出OFF,加至振荡电路的试探电压因IC2A比较器输出OFF而为0,振荡电路也就没有输出, CPU也就检测不到反馈电压而不发出正常加热指令。

3.3.2 故障现象2 : 按启动指示灯指示正常,但不加热。

分 析 : 一般情况下,CPU检测不到反馈信号电压会自动发出报知信号,但当反馈信号电压处于足够与不足够之间的临界状态时,CPU发出的指令将会在试探→正常加热→试探循环动作,产生启动后指示灯指示正常, 但不加热的故障。原因为电流反馈信号电压不足(处于可启动的临界状态)。

处理 方法 : 参考3.3.1 >第(7)、(9)案例检查。 3.3.3 故障现象3 : 开机电磁炉发出两长三短的“嘟”声((数显型机种显示E2),响两次后电磁炉转入待机。

分 析 : 此现象为CPU检测到电压过低信息,如果此时输入电压正常,则为VAC检测电路故障。

处理 方法 : 按3.2.2>第(7)项方法检查。

3.3.4 故障现象4 : 插入电源电磁炉发出两长四短的“嘟”声(数显型机种显示E3)。

格对策>>第(9) 项方法检查,结果原因为R74

开路

,换入新零件后测试一切正常。结论 : 由于R74开路,造成加到Q1 G极上的开关脉冲前沿与Q1上产生的VCE脉冲后沿相不同步而另IGBT瞬间过流而击穿, IGBT上产生的高压同时亦另Q3、Q10、Q9击穿,由于IGBT击穿电流大增,在保险管未溶断前整流桥DB也因过流而损坏。

(2) 换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥DB、IGBT击穿，更换零件后按3.2.1>测试发现+22V偏低, 按3.2.2>第(3) 项方法检查,结果为Q3、Q10、Q9击穿另+22V偏低, 换入新零件后再按>测试至第10步骤时发现Q6基极电压偏低, 按3.2.2>第(10) 项方法检查,结果原因为R76阻值变大,换入新零件后测试一切正常。结论 : 由于R76阻值变大,造成加到Q6基极的VCE取样电压降低,发射极上的电压也随着降低,当VCE升高至设计规定的抑制电压时, CPU实际监测到的VCE取样电压没有达到起控值,CPU不作出抑制动作,结果VCE电压继续上升,最终出穿IGBT。IGBT上产生的高压同时亦另Q3、Q10、Q9击穿,由于IGBT击穿电流大增,在保险管未溶断前整流桥DB也因过流而损坏。

(3) 换入新的保险管后首先对主回路作检查,发现整流桥IGBT击穿，更换零件后按3.2.1>测试,上电时蜂鸣器没有发出“B”一声，按3.2.2>第(1) 项方法检查,结果为晶振X1不良,更换后一切正常。结论 : 由于晶振X1损坏,导至CPU内程序不能运转,上电时CPU各端口的状态是不确定的,假如CPU第13、19脚输出为高,会另振荡电路输出一直流另IGBT过流而击穿。本案例的主要原因为晶振X1不良导至CPU死机而损坏IGBT。

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