美的SH2147型電磁爐電路分析與檢修

美的SH2147型電磁爐是2007年較暢銷的一款經(jīng)濟(jì)電磁爐，其 大功率為2100W，且待機(jī)功耗小，并具有多項(xiàng)一鍵智能控制烹飪方式，因操作簡單，故頗受用戶喜歡。
一、 電路概述
該機(jī)電路采用了美的05標(biāo)準(zhǔn)板電路，具有較強(qiáng)的代表性，與該機(jī)電路相同的有SP2115,SP203,EH201,EP201,SP2112,EP1910,SY191等近兩年的大部分產(chǎn)品。該電路同早期（2005年前）的非標(biāo)準(zhǔn)板電路相比，主要更改的地方有：
1． 供電方式由變壓器方式改用開關(guān)電源；
2． 單片機(jī)安裝在顯示板上；
3． 增大同步信號檢測電路分壓電阻阻值發(fā)降低分壓電阻承受的高壓；
4． 統(tǒng)一了主板關(guān)于電流、電壓、溫度檢測電路的器件參數(shù)。該機(jī)主板實(shí)物如圖1所示；與顯示板的接口CN1各腳功能見表1。
圖1
表1主板與顯示板接口CN1各腳功能

二、 單元電路分析
該機(jī)主板電路主要由以下單元電路組成：主電源回路、LC振蕩電壓保護(hù)電路、PWM脈寬調(diào)控電路、IGBT管驅(qū)動電路、浪涌保護(hù)電路、電流檢測、電壓檢測、電源供電電路、蜂鳴器報(bào)警電路、鍋具溫度檢測電路、IGBT管溫度檢測電路、風(fēng)扇驅(qū)動電路，其組成框圖如圖2所示。

1． 市電輸入電路
該電路由EMC（電磁兼容）防護(hù)電路和整流濾波電路組成，如圖3所示。EMC防護(hù)電路的作用上濾波除市電中的高頻干擾，并防止雷電或其他強(qiáng)電損壞后級電路，同時抑制電磁爐工作時對市電的電磁輻射。C3為諧波吸收電容，CNR1為過壓保護(hù)壓敏電阻，當(dāng)輸入電壓過高時，其阻值大輻下降，流過CNR1的電流陡增，保險管熔斷，從而起到過壓保護(hù)作用。
全橋DB1、電感L1及電容C4將輸入的市電變換成平滑的直流電，由整機(jī)工作電流較大，故對DB1、C4要求較高。一般來說，功率小于2000W的電磁爐應(yīng)通常選用 大電流不小于15A的全橋；功率大于2000W的電磁爐通常選用 大電流為25A的全橋。圖3中的C3、C4應(yīng)選用MKP-X2型電容，不能換用普通電容。
2． LC振蕩電路
LC振蕩電路又稱主回路，其作用是讓加熱線圈L與電容C5諧振，產(chǎn)生20kHz~30kHz的高頻電磁波。
參圖3，電磁爐正常工作時，IGBT管工作在開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)IGBT管導(dǎo)通時，+300V電壓給L充電，電能轉(zhuǎn)化成電磁能并儲存在L中；當(dāng)IGBT管截止時，L向C5充電，隨后C又經(jīng)L放電，如此反復(fù)形成諧振，其諧振頻率由L及C5的值決定，通常為20kHz~30kHz。當(dāng)高頻電磁波穿過鐵質(zhì)鍋底時，在鍋底產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，鍋底迅速發(fā)熱，從而達(dá)到加熱食物的目的。
提示：C5為易損元件，代換時應(yīng)選用同容量MKPH型電容，否則易造成IGBT管損壞。
圖3

 3． 同步及振蕩電路
該機(jī)同步及振蕩電路運(yùn)算放大器U2B、C6等元件組成，如圖4所示。 在IGBT管截止期間，由于L與C5諧振，IGBT管c會出現(xiàn)諧振峰值電壓，U2B 7腳電壓高于6腳電壓，U2B 1腳內(nèi)部三極管截止，輸出高電平；當(dāng)IGBT管導(dǎo)通時，L儲能，U2B 6腳電壓高于7腳電壓，U2B 1腳內(nèi)部三極管飽和導(dǎo)通，+18V電壓經(jīng)R28給C6充電，在U2B  10腳形成鋸齒波，與U2D 11腳送來的功率電平比較，然后從13腳送到IGBT管驅(qū)動脈沖。
U2B 1腳輸出的同步脈沖還經(jīng)R27送往單片機(jī)的PAN端，作為鍋具檢測信號。如果爐面上放有材質(zhì)符合要求的鍋具，由于諧振時的能量被鍋具吸收，則諧振時間短，脈沖個數(shù)少，否則脈沖個數(shù)多，單片機(jī)便可根據(jù)PAN端輸入的脈沖個數(shù)來判定爐面上是否放有鍋具。
另外，在啟動加熱時，單片機(jī)PAN端輸出檢鍋脈沖，作為起振信號。
4． IGBT管高壓保護(hù)電路
IGBT管高壓保護(hù)電路又稱為IGBT管Vce檢測電路，其作用是防止IGBT管因c極電壓過高而損壞。該電路由電壓比較器U2C、R13、R18~R20等元件組成，如圖5所示。
圖5。
+5V經(jīng)R21、R20分壓后給U2C 9腳提供參考電壓，約為3.6V。若IGBT管c極電壓升高，當(dāng)8腳電壓高于9腳電壓時，U2C  14腳輸出低電平，輸往PWM脈寬調(diào)整電路U2D  11腳的功率電平被拉低，則U2D  13腳無IGBT管驅(qū)動脈沖輸出，IGBT管停止工作，從而起到高壓保護(hù)的作用。
5． PWM脈寬調(diào)控電路
該電路是將單片機(jī)輸出的功率電平與同步振蕩電路送來的鋸齒波信號比較，輸出對應(yīng)功率的IGBT管驅(qū)動方波信號。
圖6

 
如圖6所示，調(diào)節(jié)功率時，單片機(jī)PWM端輸出相應(yīng)占空比的方波信號（即PWM信號），經(jīng)R23、EC5平滑成直流電平（即功率電平）送往電壓比較器U2D 11腳。與10腳輸入的鋸齒波信號進(jìn)行比較，若功率電平越高，則U2D 13腳輸出的驅(qū)動脈沖占空比就越大，即電磁爐的加熱功率越大，反之則越低。
6． IGBT管驅(qū)動電路
IGBT管是一種電壓激勵場控型高壓、高速大功率器件，導(dǎo)通時需在G極與地間加上十幾伏的電壓才能可靠地導(dǎo)通，截止時需為G極提供放電回路。該機(jī)IGBT管驅(qū)動電路如圖7所示，當(dāng)U2D 13腳輸出高電平時，Q3導(dǎo)通，Q4截止，+18V電壓經(jīng)Q3的c-e結(jié)及R35、R37流向IGBT管G極，IGBT導(dǎo)通；當(dāng)U2D 13腳輸出低電平時，Q3截止，Q4導(dǎo)通，IGBT管G極中儲存的電荷R37及Q4的e-c結(jié)放電，為IGBT管的再次導(dǎo)通作好準(zhǔn)備。
圖7

 
7． 浪涌保護(hù)電路
為防止市電電壓驟然升高損壞電磁爐，故設(shè)有浪涌保護(hù)電路。如圖8所示，
 

電壓比較器U2A 4腳通過電阻R44直接與+5V相連，用為基準(zhǔn)電壓。正常時，U2A 5腳電壓（約4.1V）低于4腳電壓，11腳輸出低電平，Q6截止，不影響U2D 13腳輸出的驅(qū)動信號；若市電驟升時，其浪涌電壓經(jīng)R40、C15、R41、D19送至U2A 5腳，5腳電壓高于4腳電壓，則2腳輸高電平，Q6飽和導(dǎo)通，IGBT管截止，以防止IGBT管過壓損壞。
8． 電流檢測電路
該電路是對電磁爐的工人電流進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，以便進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，并防止功率過大而損壞元器件。
如圖9所示，電磁爐工作時，電流互感器CT1次級線圈感應(yīng)的電壓先經(jīng)R9、VR1降壓，再由D11~D14整流、EC2濾波形成電流檢測信號，送往單片機(jī)的CURRENT（電流檢測）端。
圖9
 
提示：功率調(diào)節(jié)電位器VR1對整機(jī)性能影響較大，大可隨意調(diào)節(jié)，否則易損壞IGBT管。
9． 電壓檢測電路
該電路實(shí)時對市電進(jìn)行檢測，若市電過高或過低，單片機(jī)均發(fā)出停機(jī)指令，以防止電路元件件（尤其是IGBT管）過壓或在欠壓狀態(tài)大電流工作而損壞。
如圖10所示，AC220V市電先經(jīng)D9、D10全波整流后，由R6、R8、分壓，EC1濾波，得到電壓檢測信號，送往單片機(jī)的VIN端，與內(nèi)部設(shè)定的基準(zhǔn)電壓相比較，若過高或過低，單片機(jī)均發(fā)出停機(jī)指令，并顯示相應(yīng)的故障代碼或發(fā)出提示音。待市電電壓正常后，即可自行恢復(fù)正常。通常，電磁爐的市電允許范圍為AC160V~AC250V。
圖10
 
10．溫度檢測電路
電磁爐中的溫度檢測電路分為爐面及IGBT管溫度檢測兩種。本機(jī)爐面溫度檢測電路由負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻及R1、R2、C2組成；IGBT管溫度檢測電路由負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻及R3、C1組成，如圖11所示。
圖11
 
溫度升高時，熱敏電阻阻值減小，則R2或R3兩端電壓上升，即送給單片機(jī)TMAIN端或TIGBT端的電壓升高，反之電壓下降。單片機(jī)此與芯片內(nèi)部預(yù)設(shè)值比較，從機(jī)時發(fā)出相應(yīng)動作指令，以保證整機(jī)正常安全工作。
11．風(fēng)扇驅(qū)動電路
由于電磁爐工作時，IGBT管及整流全橋會發(fā)出大量的熱量，為保證電磁爐安全可靠地工作，特增設(shè)風(fēng)扇強(qiáng)制散熱。如圖12所示，開機(jī)后單片機(jī)FAN端輸出高電平，Q1飽和導(dǎo)通，負(fù)扇動轉(zhuǎn)。D15為鉗位二極管，防止風(fēng)扇電機(jī)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓過高損壞Q1。
圖12
 
12．加熱開/關(guān)控制電路
在電磁爐的單片機(jī)端中均設(shè)有一個開/關(guān)功能輸出端，以控制電磁爐是否進(jìn)入加熱狀態(tài)。
本機(jī)加熱開/關(guān)控制電路如圖13所示，其單片機(jī)控制端口標(biāo)注為I-EN（IGBT-EN的縮寫，常稱為IGBT管使能端）。開機(jī)時，單片機(jī)I-EN端輸出高電平，Q5導(dǎo)通，其c極為低電平，則Q5截止、Q6導(dǎo)通，IGBT管驅(qū)動信號被Q6旁路到地，IGBT管不工作。
提示：開機(jī)后，電磁爐要進(jìn)入加熱狀態(tài)，不僅要求單片機(jī)I-EN端輸出高電平開機(jī)信號，還要求各保護(hù)電路未進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
圖13。
 
13．電源電路
該機(jī)電源電路采用開關(guān)電源單芯片VIPer12A（U92），如圖14所示。接通電源后，+300V電壓經(jīng)開關(guān)變壓器的初級繞組加到U92的5~8腳（內(nèi)部開關(guān)管漏極），在內(nèi)部高壓電流電路的作用下給4腳（供電端）外接電容EC95充電，當(dāng)EC95兩端電壓達(dá)到14.5V，芯片內(nèi)部電路工作，開關(guān)變壓器次級輸出相應(yīng)電壓。
該電源穩(wěn)壓電路由U92 3腳（反饋輸入端）內(nèi)部控制電路及外接的穩(wěn)壓管Z90的穩(wěn)壓作用，U92  3腳電壓隨之升高，在芯片內(nèi)部的脈寬調(diào)整電路的作用下，開關(guān)脈沖占空比減小，即開關(guān)管在一個周期的導(dǎo)通時間縮短，輸出電壓下降。若+18V電壓降低，其控制過程與上述相反。
圖14
 
三、 常見故障維修流程
1． 保險絲燒斷
保險絲燒斷的故障原因很多，且不可更換保險絲后貿(mào)然試機(jī)，應(yīng)按圖15所示進(jìn)行先期檢查，再通過燈泡判斷電路是否仍存在故障，只有在上述檢查正常的前提下，才可換上保險管試機(jī)。
圖15
 
2． 顯示正常，能檢鍋但不加熱
該故障應(yīng)主要檢查功率驅(qū)動電路及同步振蕩電路，其檢修流程如圖16所示。
圖16
 
3． 風(fēng)扇不轉(zhuǎn)
風(fēng)扇不轉(zhuǎn)故障檢修相對簡單，主要檢查其電機(jī)及驅(qū)動電路，其檢修流程如圖17所示。
圖17
 
4． 功率偏低
此故障的具體表現(xiàn)為功率偏低或功率頻繁變化。此故障涉及的電路主要有電流檢測及功率調(diào)節(jié)電路，具體檢修流程如圖18所示。
圖18
 
5． 檢不到鍋
顯示正常，開機(jī)后有無鍋報(bào)警聲，但入上符合要求的鍋具后，仍發(fā)出無鍋報(bào)警音。該故障應(yīng)主要檢查電流、電壓檢測電路，其檢修流如圖19所示。
圖19
 
6． 操作無反應(yīng)
此故障的檢查部位主要在面板電路上，其檢修流程如圖20所示。
圖20
 
7． 顯示故障代碼
采用美的05標(biāo)準(zhǔn)板的電磁爐，其故障代碼顯示不盡相同，有的顯示代碼“EX”，有的顯示“E：OX”，有的為“火力”閃爍，各代碼的具體檢修流程如圖21~24所示。
圖21---24。
 







說明：1.顯示E4（或E：04，或火力閃爍）的檢測驗(yàn)方法同“E1”；
2．顯示E5（或E：05，或火力2、1燈閃爍）的檢測方法同“E2”。
3．顯示E6（或E：06，或火力3燈閃爍）的檢測方法同“E3”；
4．顯示E8（或E：08，或火力4燈閃爍）的檢測方法同“E7”。