主控板维修手册(2)

万家乐电磁炉MCXXEK（AI）系列主控板维修手册

L1整流桥DB1300VDC2L1F202锅具F201Q1驱动电路AC220V4加热线圈18V电源电路5VC2扼流线圈滤波电容C1谐振电容IGBTN3限压基准电压PWM康铜丝0.001ohm电压AD取样电路电流AD采样电路PWM控制电路限压电路浪涌保护电路INT中断保护单片机IGBT EN启动信号PAN 反馈信号同步电路炉面温度采样电路蜂鸣器驱动电路输出驱动方波振荡电路锯齿波形控制输入端PWM控制输入端IGBT温度采样电路风机驱动电路

电磁炉原理简图

220V市电经整流桥DB1整流、L1与C2滤波后得到+300V左右的直流电。此直流电经加热线圈和IGBT管构成回路。当IGBT导通时，+300V给加热线圈充电，电能转换成电磁能储存在加热线圈中；IGBT截止时，加热线圈向C1充电，随即C1又向加热线圈放电，周而复始，即加热线圈与C1构成并联谐振回路，其谐振频率由加热线圈的电感量及C1的容量决定。IGBT管在控制电路输出的PWM开关脉冲的驱动下以一定的频率工作，加热线圈中产生20KHz～40KHZ的高频交流电，于是铁质平底锅便产生强大的涡流，锅底迅速发热，加热线圈中的电磁能转化为热能。控制IGBT的导通时间，即控制了加热线圈中的储能大小，从而改变了涡流的功率，达到了热能控制的目的。

熔断器FUSE1使整机的电流被限定在一定的安全范围，当电磁炉内部出现严重的故障或电磁炉工作电流出现异常，上升到熔断器额定电流时，熔断器会迅速熔断，使电磁炉和外部电网强制断开，以保护外部电网的正常运行。

滤波电路主要用来防止电磁炉DC-AC逆变工作过程中产生的残余干扰信号污染电网。同时此电路也可抑制进行电磁炉的电网噪声，减小电网噪声对电磁炉内部单片机的不良影响，对电磁炉工作的稳定性有重要影响。

BD1为半导体整流元器件，经过滤波电路的交流电整成脉冲直流电供给逆变部分。此电路形式多采用桥式整流电路。

在电磁炉中，加热线圈与高频谐振电容的谐振的频率是设计电磁炉电路及选择元器件的重要依据之一。由于高频交变电流频率（f）由加热线圈的电感量（L）与高频谐振电容容量（C）决定的,因此高频谐振电容容量选择是非常重要的。

2.4 电路模块说明 2.4.1 电源电路 如图2.4.1所示

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4.7uF/450VEC5R10139K/1WD10357R103100/1WIC378L05+5VVout31VinC103332/1000VFR10736GND2EC4100uF/16VC2410418V8765R10+18VDD10T19EC6Z118V/0.5W1234D101FR107开关变压器C102104EC810u/35VD102IN4148R102100C22104EC21N4007100uF/25V100uF/25VD8开关电源控制集成VIPER12AIC218100L10A/250VAC300VDC1FUSE1C3104J/630VL1DDL-260扼流线圈42DB1RS2006MC24UF/400VDC整流桥3 N图2.4.1 电源电路

220V交流电压经接线片L和N输入，经保险丝FUSE1限流、C3滤波后经整流桥DB1整流、L1和C2

滤波后，得到约300V的直流电压，再经D8整流,EC5滤波后，经开关变压器初级线圈绕组5-3加至开关电源集成芯片IC2的5-8脚，当IC2的4脚达到18V时,IC2开始工作, 进入开关状态。开关变压器次级线圈经磁芯耦合后，得到一个交流电压经快速恢复二极管D101整流、Z1稳压管稳压、EC6滤波后得到18V，此电压供给风扇、电压比较器IC1（LM339）、IGBT驱动电路。18V经限流电阻R103供给三端稳压器IC3（78L05）的1脚，经内部稳压后，从3脚输出的5V电压经EC4、C24滤波后，供给单片机、显示板等低压电路供电。

2.4.2 LC振荡电路 如图2.4.2所示

Q110_1/4W300VDCL1DDL-260F202锅具F201H20T120R2加热线圈C24UF/400VDCC10.24UF/1200VDC扼流线圈18V/0.5WIGBT4.7KR1康铜丝0.001ohm

Z2 图2.4.2 LC振荡电路

逆变单元是电磁炉的心脏部分，整个逆变单元由LC并联谐振电路、IGBT管和一些辅助元器件组成。在IGBT管高速并且规律导通与截止状态下，LC并联谐振电路不断从电源得到因自身损耗而消耗的能量，于是成LC振荡。而IGBT管有规律导通与截止又必须与LC并联谐振电路的自然谐振频率严格同步，否则

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整个逆变部分都无法工作，严重的还会烧毁昂贵的IGBT功率管。

t1-t2：当开关脉冲加至IGBT的G极时, IGBT饱和导通,电流i1从电源流过线盘。由于线圈两端的电流不允许突变，所以在t1-t2时间i1随线性上升,在t2时脉冲结束, IGBT截止。由于感抗作用,i1不能立即变0,于是向C1充电，产生充电电流i2。在t3时间,C1电荷充满,电流变为0,这时线盘的磁场能量全部转为C1的电场能量,在电容两端出现左负右正,幅度达到峰值电压，在IGBT的CE极间出现的电压实际为逆程脉冲峰压+电源电压。在t3-t4时间，C1通过线盘放电完毕，i3达到最大值，电容两端电压消失，这时电容中的电能又全部转为L1中的磁能。因感抗作用，i3不能立即变0，于是线盘两端电动势反向，即L1两端电位左正右负。因IGBT内部阻尼管的作用，C1不能继续反向充电,而是经过C2、IGBT内部阻尼二极管回流，形成电流i4。在t4时间,第二个脉冲开始到来,但这时IGBT的Ue为正,Uc为负,处于反偏状态，所以IGBT不能导通。待i4减小为0时，线盘中的磁能放完,即到t5时IGBT才开始第二次导通，产生i5以后又重复i1-i4过程,因此在线盘上就产生了与开关脉冲f(20KHz-30KHz)相同的交流电流。t4-t5的i4是IGBT内部阻尼二极管的导通电流,

在高频电流一个电流周期里，t2-t3的i2是线盘磁能对电容C1的充电电流，t3-t4的i3是逆程脉冲峰压通过线盘放电的电流，t4-t5的i4是线盘两端电动势反向时, 因IGBT内部阻尼二极管的作用，使C1不能继续反向充电, 而经过C2、IGBT内部阻尼二极管回流所形成的阻尼电流，IGBT的导通电流实际上是i1。

IGBT的Vce电压变化：在静态时，Uc为输入电源经过整流后的直流电源，t1-t2，IGBT饱和导通,Uc接近地电位，t4-t5, IGBT内部阻尼二极管导通,Uc为负压(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2-t4,也就是LC自由振荡的半个周期，Uc上出现峰值电压,在t3时Uc达到最大值。

以上分析证实两个问题：一是在高频电流的一个周期里,只有i1是电源供给线盘的能量,所以i1的大小就决定加热功率的大小，同时脉冲宽度越大，t1-t2的时间就越长，i1就越大，反之亦然。所以要调节加热功率，只需要调节脉冲的宽度；二是LC自由振荡的半周期时间是出现峰值电压的时间,亦是IGBT的截止时间，也是开关脉冲没有到达的时间，这个时间关系是不能错位的，如峰值脉冲还没有消失，而开关脉冲己提前到来，就会出现很大的导通电流使IGBT烧坏，因此必须使开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿保持同步。

2.4.3 锯齿波振荡电路 如图 2.4.3所示

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Q1300VDCL1DDL-260H20T120R2加热线圈C24UF/400VDCC10.24UF/1200VDC扼流线圈18V/0.5WIGBT4.7KR110_1/4WF202锅具F201R51PWM+18V+5V20kR1533康铜丝0.001ohmR2362KD191N4148R2536KIGBT16IC1BLM3391N414815KD4D5R2951K振荡电路INT中断1N60C15101EC34.7u/16vRI40_470K_1/2WR9C82n2/CBB+5VC20271+18VC14104反馈PANIGBTEN启动R6610KR202K3101311IC1DLM339C410112同步电路R11RJ-8.2K_1/6WR4R5IGBT驱动7R26RI40-820K_1/2WRI40_470K_1/2WZ2 图2.4.3 锯齿波振荡电路

电磁炉功率控制的核心电路，主要作用是振荡产生锯齿波，为IGBT前级提供驱动波形。

当电磁炉上电开机后，单片机通过IGBTEN端口发出启动信号，PAN端口也会产生一个触发信号，IC1D输出端口低电平，IC1B 7脚高于6脚电位，IC1 B内部翻转，IC1 1脚输出高电平，IGBT导通。由于同步信号由IC1D产生，其信号取自LC振荡电容C1的两端。由于LC振荡电路的作用，在IC1D的“+”输入端和“-”输入端的电位是不断变化的。而振荡电路的电容C8有充电和放电的作用，当 IC1B 6脚电压高过7脚电压，IC1B内部又发生翻转，IC1B 1脚输出低电平，IGBT驱动电路同时也输出低电平，IGBT截止。完一个振荡周期后。如此周而复始，就完成了振荡回路。 2.4.4 锅具检测电路(电路见图2.4.3)

当电磁炉开始加热时，单片机通过PAN口发出检锅脉冲，此脉冲将引起LC自由振荡，振荡波形会令IC1 B产生一系列的方波。单片机通过PAN口对方波的宽度检测来判断是否有锅。不同材质、尺寸的锅具在一定时间内的脉冲宽度是不同的，有无锅的区别就更大了。 2.4.5 IGBT驱动电路 如图2.4.5所示

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+18VR173.3KQ58050IC1BD20IN4148617Q4LM339R2IGBT管驱动电路10-1/4W8550DEVICEC9271 图2.4.5 IGBT驱动电路

比较器输出端产生IGBT管的驱动方波，驱动方波通过由两个极性互补的三极管Q5、Q4组成的推挽

电路，将DEVICE输出端的输出脉冲电压提高到18V左右，以满足IGBT管的驱动要求。当IC1B 1脚输出高电平时，Q5导通，Q4截止，DEVICE为高电平，约为18V；当IC1B 1脚输出低电平时，Q4导通，Q3截止，DEVICE为低电平。

2.4.6 PWM脉宽调控电路 如图2.4.6所示

PWM脉宽调控电路PWMR5120KR1533IC1C 14+5V

C15101EC34.7uF/16vR26R2536KIC1B 715KR2951K 图2.4.6 PWM脉宽调控电路

PWM脉宽调控单元是单片机对电磁炉整个工作状态进行智能控制的唯一通道，R51、R15、R25、R26、R29、C15、EC3组成积分电路。

其工作原理就是把单片机输出的不同占空比的方波脉冲转化成相应的直流电压，并以此电压数据直接作为IGBT管驱动的基准电压。

因为PWM脉宽调控电路输出端的直流电压变化与输入端的方波脉冲宽度（占空比）有很大且直接的关系，PWM脉冲宽度宽，C15上积分电压越高，所以要改变输出端的直流电压时，只要改变输入方波的脉冲宽度（占空比）即可。R25是高电平上拉电阻，C15用来抑制高频干扰，EC3用来平滑输出的直流电压。

CPU通过控制PWM脉冲的宽与窄, 控制送至振荡电路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。

2.4.7 同步电路 如图2.4.7所示

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