美的mc-gy182电磁灶具有市电过欠压、超温、防空烧保护及锅检等功能,本文从原理概述、电路分析、快修技巧、检修实例等方而进行介绍,供读者参考。 


一、电路原理概述 
        交流市电220v经rb1整流、l1和c14滤波后得到+300v左右直流电压,为高频输出电路提供电源。igbt大功率开关管(又称门控管)的导通和截止时间(即占空比),是量控制电路中的pwm脉冲控制的。高频加热线盘l2和c15组成并联高频谐振电路,高频谐振电容c15的容量为0.27uf,l2的电感量为140uh,其高频谐振频率约为26.86khz。当igbt管导通时,流过加热线盘l2的电流迅速增大,与此同时,加热线盘l2将电能储存起来;当igbt管截止时,储存在加热线盘l2中的电能向高频谐振电容c15充电,随即c15又向加热线盘l2放电。如此循环,电容c15与加热线盘l2并联谐振,加热线盘l2用围便产生高频交变电磁场。当灶而放置铁质锅时,交变的磁场使锅底感应出强大的涡流使锅体发热,对食物进行加热。 

二、电路分析 
        该电磁炉主要由电源电路、加热主回路、功率控制及驱动电路、同步与振荡电路、mcu控制电路、温度检测保护电路、操作显示电路以及其他保护电路所组成。整机电路图见附图所示。 


    1.电源电路 
    电源供电分两部分:一是220v交流市电经保险管fuse300(10a/250v)及c300、r313组成的抗干扰电路,再经电流互感器ct300初级至桥式整流器rb1,通过扼流圈l1、滤波电容c14(5uf/400vdc)滤波,产生+300v左右的直流电压,经加热线盘l2送到igbt管集电极;二是220v交流市电经降压变压器t后,产生三组交流低压。一组经d14整流、bc13滤波,由q10、r62、z7、ec10、c38等组成的稳压电路,产生+18v(vcc)电压,为功率控制及驱动电路、lm339电压比较器供电。另一组经d13整流、bc11滤波,由q11、r64、z3等组成的稳压电路,产生+12v电压,专供散热风扇及其电路供电。还有一组经d12整流、ec12和ec16摅波、u2(7805)稳压,产生+5v电压,为mcu、电压比较器lm339的基准电压、igbt管温度检测保护电路、锅具温度检测保护电路、电源,过、欠压保护电路、过零检测电路、显示控制板电路等供电。 
    2.加热主回路 
    加热主回路又叫高频输出电路,该电路主要由发热线盘l2、高频谐振电容c15(0.27uf/1200v)、igbt管(型号为irgp20b12(vd)、r12、r59、d21等组成。该电路的igbt管在驱动电路的驱动控制下,交替处于饱和与截止工作状态,加热线盘l2与c15并联谐振,产生的高频交变磁场,使铁质锅具产牛高频涡流而发热。 
    3.驱动电路 
    该电路为igbt管工作提供开关脉冲,控制igbt管的导通和截止。是控制电路的末级驱动电路,受mcu微处理器、电流检测与功率调整电路、检测保护电路等的控制。该电路由ic3c(lm339)、ic3d(lm339)、q8、q9、r53、r48、r52、r54、r55、r58、z5、ec8、ec9、d18等组成。来自比较器ic2c 14脚的脉冲控制信号,分别送到比较器ic3c、ic3d的反相输入端⑧、⑩两脚,由于⑨、11两脚的基准电压不变,当送来的脉冲控制信号为高电平时,13、14两脚均输出低电平,q9导通,q8截止,+18v电压经过q9的e—c极、r58、r59加到igbt管的c极,使igbt管导通;当送来的脉冲控制信号为低电平时,两脚均输出高电平,q8导通,q9截止,使igbt管处于截止状态。 
    4.电流检测与功率调整电路 
    该电路由电流互感器ct300、桥式整流器d4~d7、可调电位器vr1、r24、r30、r31、ec2以及q5、z2、z6、d16、r43、ec16等组成。当电磁灶工作时,ct300次级感应的电压经vr1分压,再经d4-d7整流后得到100hz的脉动直流信号。该信号送至q5基极,作为电流检测保护的控制信号。当工作正常时,z6不击穿,q5没有偏置电压而截止,不影响pwm脉冲信号的正常输出;当工作电流过大时,稳压二极管z6的负极电压也升高,当超过z6的稳压值(5.6v)时,z6击穿导通,使q5导通,稳压二极管z2也击穿导通,使功率调节信号的幅度稳定在2.2v左右,输出功率下降,电流减小,达到了自动调节和过流保护的日的。此外,还将r30和r31分压的取样信号,送到mcu的26脚电流信号检测端,使mcu有效地控制输出pwm脉冲信号的大小,调节电磁灶的输出功率。 
    5.同步与振荡电路 
    同步电路的功能主要是保证加到igbt管的g极上的开关脉冲前沿与集电极上的峰值脉冲后沿相同步。该电路由比较器ic2d和分压电阻r35、r36、r37、r7,滤波电容c16、c7和钳位二极管d19等组成。电路工作时,电容c15左端电压经r37与r7分压后加至ic2d同相输入端11脚,c15右端电压经r35、r36限压后加到ic2d反相输入端⑩脚。当c15两端电压为左负右正,即igbt管集电极电压最高时,比较器13脚输出低电平;当c15两端电压变为左正右负时,比较器13脚输出高电平。ic2d输出的同步脉冲信号,送到后面的振荡电路。 
    该振荡电路属于自激振荡电路,其作用是产生标准的锯齿波电压。该电路由比较器ic2c.电阻r33、r45、r46,积分电容c32、滤波电容ec7,钳位二极管d8~d11等组成。当电路工作时,在比较器ic2c的反相输入端⑧脚产生锯齿波电压,由输入至ic2c⑨脚的同步脉冲信号和功率控制信号对其波形进行修正后,从14脚输出已同步的方波控制信号,送到功率驱动电路。 
    6.检锅电路 
    检锅电路的作用是检测灶面有无铁质锅具、锅具大小及材质是否符合要求。其检锅电路主要有两种形式:一是检测高压脉冲个数的多少;二是检测电流的大小。该电路是由比较器ic2a、r35、r36、r37、r13所组成。电磁灶工作时,高压脉冲通过电阻r37、r35、r36分别送到比较器ic2a的④、⑤脚,②脚输出端输出脉冲个数送至mcu主控芯片18脚,对此输入脉冲个数进行监测计数,若大于10个脉冲认为无锅;若少于5个脉冲,认为有锅、锅具大小及材质符合要求。此外,还通过电流检测电路检测电流的大小,来判定锅具有无,是否符合要求。当电流检测电路输出的电流检测信号送到mcu的26脚,达到设定值时,认为有锅;低于设定值时,判为无锅。 
    7.灶面温度检测保护电路    该电路是由负温度系数热敏电阻rt2(常温为10k)和r9、 
r23、c6所组成。当灶面温度异常升高时,热敏电阻rt2阻值变小,+5v电压经rt2、r23与r9分压后的电压必然升高,即送到mcu 24脚的电压升高。当超过设定值时,mcu根据24脚的信息,立刻令27脚输出高电平关机信号,q6导通,驱动脉冲信号被封杀,电磁灶不能工作,自我保护。 
    8.igbt管温度检测保护电路    该电路由负温度系数热敏电阻rt1(常温为100k)和r17、r8、c5所组成。当igbt管温度超高时,热敏电阻rt1的阻值下降,+5v电压经rt1、r17与r6的分压电压必然升高,此电压传送至mcu 25脚。当25脚的电压高于设定值时,mcu也指令27脚输出高电平关机信号,q6导通,驱动脉冲信号同样被封杀,避免igbt管因过热而损坏。 
    9.高压峰值检测保护电路  高压峰值检测保护电路即igbt管vce检测保护电路,又称尖峰脉冲检测保护电路。igbt管在工作时,c极要承受+300v左右的电压和谐振脉冲高压。为了使igbt管长期可靠地工作,防止c极上的高压超过其承受极限而击穿,特设计了高压峰值检测保护电路。该电路是由ic2b(lm339)和r20、r42、r52、r56、c18、c31等组成。当igbt管正常工作时,ic2b同相输入端⑦脚的基准电压高于反相输入端⑥脚的取样电压,ic2b①脚输出高电平,不影响驱动脉冲信号的传输。当igbt管的c极上的高压达到其耐压极限值时,ic2b反相输入端⑥脚的电压高于同相输入端⑦脚的基准电压,①脚就翻转为低电平,使驱动脉冲信号被阻截,整机不能工作,以保护igbt管。 
    10.市电电压检测保护电路    为了防止因输入电网电压过高(高于250v)、过低(低于160v)损坏igbt管等贵重元件,该电磁灶设计了输入市电高低检测保护电路。电路是由q7、d300、d301、r309、r8、r18、r29、c29、ec4所组成。市电220v交流电压,经d300、d301全波整流、电阻r309降压之后送aq7的基极。当输入电压高低变化时,q7发射极输出的电压也相应地变化,送到mcu主控芯片23脚,mcu据此与所设定的值进行比较和判断,从而发出指令。当输入电压高于250v或低于160v时,mcv指令27脚输出高电平关机信号,q6导通,使驱动脉冲信号被短路到地,电磁灶不工作,并通过显示电路显示出相应的故障代码。 
    11.过零检测电路  该电路是由q4、r308、r70、r71、c11、c40所组成。当电磁灶接通电源后,ac220v电压经d300、d301整流,r308降压后输入到q4基极,从其集电极输出过零检测信号到mcu的17脚,使mcu进入正常工作。 
    12.浪涌检测保护电路  浪涌检测保护电路即+300v电压检测保护电路。该电路是为防止浪涌电压的冲击而设置的。电路主要由ic3a(lm339)、r39、r27、r2、r28、c23、c30、z4所组成。当+300v电压正常时,电压经r39、r27与r2降压和分压后,送到ic3a的反相输入端④脚电压低于同相输入端⑤脚基准电压,②脚输出高电平,不影响驱动脉冲信号的正常输送。反之,当+300v电压异常升高时,②脚跳变为低电平,d17、d20导通,使驱动脉冲被封杀,电磁灶不工作,以保护igbt管及其他元件免遭损坏。 
    13,+18v(vcc)欠压检测保护电路   当+18v电压偏低时,会造成igbt管因欠激励而过热烧毁,为此,设计了ic3b(lm339)、r21、r28、r63、z4组成的+18v欠压检测保护电路。当+18v电压过低时,ic3b反相输入端⑥脚的电压高于同相输入端⑦脚的电压,其①脚翻转输出低电平,d17、d20导通,驱动脉冲信号被封阻,整机不工作,以保护igbt管不会因+18v电压过低而造成欠激励烧坏。 
    14.风扇电机驱动电路  电磁灶在工作时,igbt管、整流桥堆、加热线盘等元件会产生大量的热量,需要尽快地散热,为此专门设计了风扇电机驱动电路。该电路是由q1、q2、d1、r3、r1和风扇电机fan所组成。风扇电机及其电路是由+12v电源供电。正常工作时,mcu 28脚输出高电平信号,经r3限压后使q2、q1导通,散热风扇得电运转排热。停机后,28脚继续输出半分钟的高电平信号,使风扇运转继续排出机内的余热,以延长机器的使用寿命。 
    15.蜂鸣器   该电路是由蜂鸣器buz1、r34和mcu 21脚所组成。mcu 21脚直接输出buz1脉冲信号,使蜂鸣器发出故障响声提示电磁灶工作情况。 
    16.mcu单片机复位电路  为了使mcu单片机内部清零复位,设置了由q3、z1、r4、r16、r61、c7所组成的复位电路。当刚接通电源的一瞬间,由于电压低于稳压管z1的稳压值(2.7v),q3的发射极和基极的电压相等,q3处于截止状态,mcu复位端⑧脚电压为0v,使mcu内部处于清零复位状态;当电压高于稳压管z1的稳压值时,q3的基极电压等于稳压值而低于发射极电压+5v,q3导通,mcu复位后的⑧脚电压为高电平+5v,使mcu处于正常工作状态。 
    17.mcu单片机控制中心   mcu单片机内部设计的软件程序与硬件电路相配合,实现了该机的智能人性化。该机u1(mcu单片机型号为tmp86c807mn)共有28个引脚。①、④脚接地。②、⑧脚接xl200(8mhz)晶振。⑤脚接+5v供电。⑧脚为复位端。⑥、⑦脚和⑨~15脚接显示控制面板。16、20脚接按键开关。17脚为过零检测信号输入端。18脚为锅具检测信号输入端。⑩脚为+300v高压检测信号输入端。21脚为蜂鸣器驱动信号输出端。22脚为pwm脉冲控制信号输出端。23脚为市电电压检测端。24脚为灶面温度检测信号输入端。25脚为igbt管温度检测信号输入端。26脚为整机电流检测信号输入端,既是检测电流变化大小的输入端,又是mcu自动调整输出功率依据的信息端,还是检锅信号的输入端。27脚为开/关机信号输出端。28脚为风扇驱动信号输出端。


三、检修技巧 
    1.对有故障的电磁灶不要急于通电检查,以避免内部短路造成更严重的损失。 
    对此可用万用表电阻挡先测电磁灶插头的电阻值,这有几种可能:(1)电阻值在500~600Ω左右,则整机不会有很严重的故障,可以放上标准锅具,加上适量水后通电试机,观察情况,进行检修;(2)电阻在50Ω以下,保险管虽没有熔断,但内部存在短路性故障,igbt管、整流桥堆等是否击穿损坏,需要进一步检查,这种情况不得通电,以免故障进一步扩大;(3)测得阻值为无穷大,说明保险管已经熔断,内部存在严重短路情况,只有在不通电的情况下全而认真地检修。绝大多数是igbt管或整流桥堆已经击穿短路。 
    2.屡损igbt管或整流桥堆或内部严重短路,造成保险管炸裂、电路烧毁的四种安全检修法。 
    (1)在输入市电ac220v的一根进线串入200w/220v灯泡一只,20a的电流表一只,进行限流保护,防止电磁灶内部因短路情况引起冒烟起火,避免故障进一步扩大。当通电后,如果灯泡发光较亮,电流较大,说明电磁灶内部存在严重短路,应当重点检查压敏电阻znr300、整流桥堆rb1、滤波电容c300、c14、igbt管等是否击穿短路;如果灯泡不亮,电流为零,说明电磁灶内部断路,应检查保险管是否烧断,内部电路是否有断路或短路的故障;如果灯泡微亮,电流较小,说明电磁灶无短路的情况,可以通电对电路进行检查。(2)拆掉加热线盘,将60~150w的灯泡接在加热线盘的接线柱上,接通电源开机后观察灯泡是否亮。如果不亮,或一亮一灭,则说明机内无短路故障或短路故障已排除,可拆下灯泡接上加热线盘试机;如果灯泡发亮,则说明机内存在短路故障或还未排除。(3)拆掉加热线盘.通电后测量各关键点电压,与工作正常时的电压相对照,分析故障原因,查出损坏元件。(4)在不通电的情况下,在路或不在路测量有关可疑电路的元件电阻值或电容值,并与有关正常的数值相对照,从而发现问题,排除故障。 
    3.通电无任何反映的故障检修 
    (1)电源供电电路是否正常。在电磁灶中,一般设有两组或三组电源。采用两组电源的是+5v和+18v。+5v给mcu及控制电路供电,+18v给驱动电路和风扇供电。采用三组电源的由+12v给风扇电机及其驱动电路。本机是属于三组电源供电的方式。应检查q10发射极是否有+18v电压,如尢应测d14正极是否有交流24v左右电压;q11发射极是否有+12v电压,如无应查d13正极是否有交流18v左右的电压;三端稳压块u2(7805)③脚是否有+5v电压输出,如无应查d12正极是否有交流12v左右的电压。如果+18v、+12v、+5v电源均无,很可能是电源变压器初级断路损坏,应选用额定功率不少于8w、三组交流电压输出与原变压器基本相等的变压器更换。(2)igbt管、整流桥堆rb1、+300v滤波电容c14、输入交流滤波电容c300、压敏电阻znr300是否击穿短路,造成保险管fuse300熔断。(3)谐振电容c15是否无容量或容量变小造成igbt管击穿短路,使保险管烧断。 
    功率输出管igbt管工作在高电压大电流开关状态中,是易损件,与igbt管损坏密切相关的有以下因素: 
    (1)加热主回路中的高频谐振电容c15(0.27uf/1200v)。如果电容变值,必然会改变谐振频率。电容容量变小,谐振频率就升高,逆程反峰电压必然就升高,当超过其设计耐压值时,导致igbt管过压击穿。如果电容容量较大,谐振频率必然降低,igbt管因不能彻底过零导通,使损耗增大,因发热快而烧坏。若提锅时发生爆机(igbt管损坏),则是c15容量过大;若放锅时发生爆机,则是c15容量过小。 
    (2)浪涌检测保护电路有故障。该电路通过高阻值电阻取样,这些高阻值电阻接在+300v电压端,最容易变值损坏,往往变大或变为无穷大,使浪涌检测保护电路得不到取样信号而失灵,igbt管因得不到保护而过压击穿。 
    (3)igbt管的驱动电压低。驱动电压偏低,会使igbt管因欠激励而过热烧毁。因此,需要检查q9发射极的118v电压和r58与r59之间的电压是否正常。r58、r59是否变大,ec9是否变质。 
    (4)同步电路有故障。同步电路的高阻值取样电阻因接在发热线盘两端的高压端而容易损坏变值。其损坏后,使igbt管g极上的开关脉冲前沿与集电极上的峰值脉冲电压后沿不同步,使igbt管击穿损坏,或造成电磁灶不加热。另外,比较器ic2d性能不良也会引发屡损igbt管。 
    (5)+300v滤波电容c14(5uf/400dc)干涸、漏电、容量变小,使滤波不良,交流纹波系数过大会造成igbt管不定时的击穿或电磁灶不加热的故障现象。有时还会造成电压稍低时使用大功率挡出现断续加热的现象。 
    (6)整流桥堆rb1漏电损坏。当整流桥堆rb1漏电损坏时,市电交流电压的窜入同样会使igbt管击穿损坏。而且,其他因素造成igbt管击穿短路后,大量电流通过整流桥堆rb1,造成rb1连带损坏。所以当igbt管损坏后,一定要同时查一下整流桥堆不在路的正反向电阻值。 
    (7)igbt管vce检测保护电路有故障。如果此电路有故障,就会造成igbt管集电极的电压超高时,不能及时关断驱动脉冲信号,使igbt管过压击穿。维修时重点检查高压取样电阻r37以及r42是否变大,比较器ic2b性能是否不良。此外,高压取样电阻损坏还可能出现不检锅的故障。 
    (8)晶振和复位电路有故障。当晶振和复位电路出现故障时,mcu单片机内部程序混乱,通电后各端口输出状态可能是不确定的,pwm脉冲输出端及驱动电路输出直流高电平,使igbt管过流而烧坏。 
    (9)使用的igbt管型号不对,如维修时更换的igbt管型号不对,其参数也不同,最终因工作状态不佳而损坏。重要的参数是igbt管的集电极耐压和g极激励电压。一般igbt管集电极的耐压为1200v,g极激励电压为15~18v。 
    (10)电流检测电路的vrl调整不当,使igbt管损坏。调节vr1就是调整过流检测保护电路的触发电压和最高挡加热功率的设定。vr1一旦调乱了,将造成igbt管烧毁。正确的检修和调整: 
    1)将rv1焊下先调在中间的位置上,即可变中间脚至另两固定脚的电阻值相等,而后焊回原位置上。 
    2)用钳形电流表卡在电磁灶的一根输入电源线上,仔细微调rv1,使工作电流与计算值相符。电磁灶功率w÷220v=工作电流a。相差不超过0.5a。 
    (11)检修电磁灶时,若对igbt管g极、驱动脉冲信号、mcu的pwm输出端、同步电路和谐振电路等引入干扰脉冲,极易造成电路不同步,工作不稳定,使igbt管损坏。所以切记在检修电磁灶慎用干扰法。 
    5.不检锅故障的检修 
    不检锅故障的现象是:通电后面板有显示,放上标准的锅具后,启动加热程序不加热却报警,显示无锅的故障代码,自动停机。主要应检查以下电路: 
    (1)检锅信号输出通路是否畅通。如果检锅输出脉冲信号丢失或幅度过小,应该沿着驱动电路、振荡电路、pwm脉宽调控电路和mcu检锅脉冲输出引脚,逐一进行检查。 
    (2)电流检测电路至mcu电流检测信号输入端26脚通路是否正常。 
    (3)检锅电路是否正常。主要检查ic2a至mcu 18脚及其周围元件是否损坏。 
    (4)高压降压限流电阻阻值是否变大。主要检查r35、r36、r37是否阻值变大,r13是否开路。 
    6.不能正常加热的故障检修 
    电磁灶通电后显示正常,但启动加热程序后就报警,说明mcu电路、加热回路等无明显损坏,主要应检查: 
    (1)市电电压是否在正常范围内,电压监测元件是否变值,各单元电路供电电压是否正常.检锅反馈信号是否中断。 
    (2)igbt管温度过高。检修时先查风扇运转是否正常,如不正常,应检查q1、q2及其风扇电机是否损坏。如正常,应查igbt管温度检测保护电路是否正常,重点查rt1温度传感器是否变值。 
    (3)灶面温度检测保护电路是否正常。应查rt2温度传感器是否损坏变值。 
    (4)电流互感器ct300初级断路。 
    (5)交流输入滤波电容不良。如果此电容变质,市电稍低则出现频繁的间歇性加热现象。应检查c300(2uf/250v)容量是否不足,将电容换为3.3uf/250v的效果更好。 
    (6)+300v滤波电容变质。应检查c14(5uf/400vdc),+300v滤波电容是否容量变小、干涸、漏电。 
    (7)驱动电路性能不良。主要检查ic3c、ic3d、q8、q9性能是否正常,r48、r52-r55、r58、r59是否变值,d21是否漏电或击穿。 
    7.电磁灶通电后,电源指示灯亮,但按各功能键无反应的故障检修。 
    该故障主要查mcu控制电路。应先检查mcu三个基本工作条件是否正常: 
    (1)mcu⑤脚是否有+5v供电电压。(2)mcu②、③脚之间的xl200(8mhz)晶振是否损坏,c2、c3是否漏电。(3)mcu⑧脚外接的复位电路q3是否损坏,z1稳压二极管是否击穿、漏电、c7是否漏电,r16是否变大。如果经检查以上三个基本条件均正常,则是mcu本身损坏(但几率很小)。mcu本身损坏多数是其电源vdd+5v端已对地击穿短路。 
    8.电磁灶通电开机后蜂鸣器报警,显示故障代码,开/关机键正常,其他功能操作键均失灵,并自动关机的故障检修。 
    该故障应检查以下几个电路: 
    (1)灶面温度检测保护电路和igbt管温度检测保护电路是否正常,该电路热敏电阻rt1、rt2焊接处开裂,电路板插座处引脚开焊,其分压电阻变值,供电电压不正常,线路板铜箔开裂是最可能引发故障的原因。 
    (2)过零检测电路和市电监测电路是否有故障。这两个电路都是在市电ac220v输入端通过两个阻值较大的电阻r308(330k/1w)、r309(330k/1w)降压限流后分别送入q4基极进行过零检测;送入q7基极进行市电高低监测。有的设计采用直接送入mcu进行监测。较容易损坏的是r308、r309这两个高阻值电阻。损坏后阻值变成无穷大或变大。另外q4c—e极开路,c11短路,都将使过零检测信号不能正常输入到mcu的17脚造成此故障。 
    9.电磁灶故障是否彻底排除的判断: 
    (1)用标准锅加上水,放在电磁灶上,将功率分别调到最大功率和最小功率挡位上,均能够正常地加热。 
    (2)反复多次进行放锅和提锅试验,反应是否正常。提锅时应该报警,放锅后应该不报警,并且反应敏捷,不出差错。 
    (3)面板操作、显示功能正常、有效。 
    (4)电磁灶的功率放在最大挡位时,电流表检测的电流值应达到计算值。 
    (5)在有/无高频加热线圈(盘)时,测ic2、ic3(lm339)各脚电压,应符合表1、表2所示。