电磁炉原理与维修.ppt

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1、电磁炉,郝国勇,主要内容,电磁炉产品简述 电磁炉特殊元器件介绍 应用电路组成 各功能模块讲解,1、电磁炉的优点,电磁炉煮食的热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍 具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点 在电磁炉较普及的一些国家里人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”,2、电磁炉的加热原理,电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的,电流电压经过整流器转换为直流电 使直流电变为超过音频的高频交流电 将高频交流电加在感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场 其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅，在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产

2、生。 涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换,2、高频电磁炉的加热原理,3、电磁炉的分类,电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。按样式分类，可以分以下三种： 1、台式电磁炉 2、埋入式电磁炉 3、嵌入式电磁炉,主要内容,电磁炉产品简述 电磁炉特殊元器件介绍 应用电路组成 各功能模块讲解,1、陶瓷板,陶瓷板是微晶陶瓷板的简称。陶瓷板的主要作用是承载加热锅。 陶瓷板的性能远高于普通陶瓷，它既有较好的机械强度，能完全承受锅体及食物的重量，又具有一定的抗热冲击强度，还能经受温度的剧烈变化。,2、加热线圈,加热线圈是电磁炉中的一个重要元件，其外形较

3、特殊 加热线圈又称发热线圈，它并不是发热源，而是高频谐振回路中的一个电感，所以又称为高频谐振线圈,2、加热线圈,加热线圈直径(除固定胶盘边沿，一般在16cm-22cm之间，且电磁炉功率越大，加热线圈直径也越大 加热线圈是用粗铜线以同心圆方式由内到外绕27-33匝(电磁炉功率越大，匝数越多)，呈圆盘状固定于绝缘胶架上。加热线圈中的铜线直径较大，均为2.2mm，是由多股(常为22-26股)直径0.4mm的漆包铜丝绞合而成。,2、加热线圈,加热线圈的中心安装有感温器支架，以便安装热敏电阻 加热线圈的背面安装有多根磁条。安装磁条阵列是为了会聚吸收磁力线，减小磁力线外泄,3、IGBT管,在电磁炉电路中，

4、开关管扮演着非常重要的角色。当开关管导通时，+300V经加热线圈、开关管给加热线圈充电，电能转化为加热线圈中的电磁能 此时加在开关管上的电压约为+250V，工作电流在20A40A之间,3、IGBT管,普通的MOS场效应管，虽然仅需微弱的驱动电压即可工作，但工作在高电压和大电流状态时，因内阻较大，管子发热快，难以长时间工作； 大功率达林顿管虽然可以在高电压、大电流状态下长时间工作，但需要较大的驱动电流,3、IGBT管,将场效应管作为推动管，大功率管作为输出管。这样一个组合集两者优点于一身，既具有双极型晶体管能通过大电流密度的优点，同时在驱动电压下，又具备了场效应管用电压进行控制的特点。具有能实现

5、电压控制以及大功率输出的特点。输出功率可达1000W以上。,称为绝缘栅型双极晶体管，其英文表示为iusulated Gate Bipolar Transistor IGBT管俗称门控管，它既有场效应管驱动电流小的优点，又有双极型晶体管饱和压降小、电流密度大的优点，因此可以简单地把IGBT管理解为一只场效应管与双极型晶体管的复合器件。,3、IGBT管,常见符号如图,3、IGBT管,带有阻尼二极管的N型1GBT的电路符号是在上述符号的c、e极间添画一只二极管符号即可,电磁炉线盘和电容产生振荡到截止的时候会有一个很高的脉冲，这个二极管就是用来阻止这个电压损坏功率管的,3、IGBT管,常见的IGBT管

6、的管脚排列顺序与常见的大功率二极管一致，即管脚朝下，标注面向自己，从左到右依此是门极(G)、集电极(c)、发射极(e)。电磁炉中使用的IGBT管多为N型IGBT管 。,3、IGBT管,4、整流全桥,整流全桥虽然在家电产品中随处可见其身影，但用在电磁炉中的整流全桥却要求其输出电流大、抗大电流抗击能力强、能承受较高的峰值反向电压。 例如：RS1507整流全桥，该全桥能承受的最大峰值反向电压为1000V；最大输出电流15A；峰值电流可达250A，最大正向压降1V；工作温度范围是-55+150。,4、整流全桥,5、常见IC,LM339四电压比较器 LM339内含四个相同的电压比较器，在电磁炉电路中主要

7、用作检测信号的比较判断。,5、常见IC,“”表示运算放大器的同相输入端；“”表示运算放大器的反相输入端。 该IC特点是，只要两相输入电压相差10mV，输出状态即可翻转。当其反相输入电压比同相输入电压高时，输出为低电平；当其反相输入电压比同向输入低时，LM339输出端内部处于开路状态，要输出高电平，必须加上拉电阻，高电平的幅值大小取决于该上拉电阻的接法及其对地分压电阻的大小。,5、常见IC,LM393双电压比较器 LM393是一种低功率、低偏置、高精度双电压比较器，其偏置电压可低至2mV，其工作电压范围较宽，为2V36V。,5、常见IC,LM324四运算放大器 LM324内含四个运算放大器及运算

8、补偿电路，差分输入，工作电压范围为3V32V。,5、常见IC,74HC164 8位移位寄存器 现有电磁炉的面板显示项目较多、内容较丰富，与之对应的控制端口也较多，然而单片机的端口非常有限。为了达到对显示电路的控制，电磁炉多采用74HC164(移位寄存器)来扩展控制端口。,5、常见IC,74HC164的引脚A、B为串行码输入端；CLR为清零输入端；CLK为时钟脉冲输入端。该IC随着时钟脉冲上升沿的到来，A、B相与后的状态依次由QA移向QH。,6、抗干扰电容,在电磁炉的市电输入线ACL、ACN之间接有电容C1（X电容），该电容既能防止电磁炉产生的高频干扰脉冲窜入市入电网，干扰其他电器，又防止市电网

9、中的干扰脉冲窜入电磁炉电路，影响其工作。该电容的容量通常为2uF。,7、滤波电容,市电经全桥整流后，经过电容滤波，将脉动的直流电变为平滑的直流电，该电容称为滤波电容，滤波电容的容量通常为5uF。,注意： 由于电磁炉工作时，电流波动频率高，幅度大，因此上述抗干扰电容及滤波电容均不能采用普通电容器，而是选用MKP电容器。 MKP电容器实为无极金属化聚丙烯膜电容器，这种电容具有无感、高频特性好、自愈能力强、稳定性好等优点，并采用塑料防腐外壳环氧灌装，体积小，绝缘性能好，MKP电容器属于专用电容器，主要用于电子、电器设备中电源部分抑制噪声的器件。,8、高频谐振电容,8、高频谐振电容,电磁炉正常工作时，

10、加热线圈与并联的电容谐振产生15kHz30kHz高频交变电流 高频谐振电容器工作在高频大电流状态 高频谐振电容器选用MKPH型电容器，该类电容器具有高频特性好、过流能力强、频率特性优、自愈能力强等优点，在25105的环境中均能正常工作。,8、高频谐振电容,在电磁炉中，加热线圈与高频谐振电容的谐振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，即(2f)21LC，因此高频谐振电容容量选择非常重要。,8、高频谐振电容,常见电磁炉加热线圈的电感量在0.13uH0.16uH之间；高频谐振电容容量为0.2uF、0.3uF或

11、0.4uF。 若高频谐振电容容量为0.2uF，则高频交变电流频率为28.13kHz31.22kHz； 若高频谐振电容容量为0.3uF，则高频交变电流的频率为22.97kHz25.49kHz； 若高频谐振电容容量为0.4uF，则高频交变电流的频率为19.89kHz22.07kHz。,9、压敏电阻,为了防止外部输入电压过高损坏电磁炉，在市电进线端并联有一只压敏电阻，其外形极像瓷片电容器。 该压敏电阻标注般为TVR14391或TVR10431，这表明其击穿电压为AC390V或AC430V。只要外部输入电压峰值超过压敏电阻的标称耐压值，压敏电阻立即击穿，保险管熔断，保护后级电路免遭过压损坏。,9、压敏

12、电阻,正常时压敏电阻的两脚间电阻均为无穷大。其损坏后的现象较为直观，多为烧焦或炸裂。压敏电阻属于一次性保护元件，一旦击穿便不能自动恢复，应予以更换。,9、压敏电阻,10、热敏电阻1,10、热敏电阻1,发热线圈盘中心的感温器架上安装有热敏电阻，该热敏电阻表面呈红色，其外形酷似二极管1N4148。 电磁炉的保温功能及防于烧保护功能的实现均靠此热敏电阻来感知。热敏电阻紧靠陶瓷板并在两者之间涂有导热硅脂，其目的是提高其感知灵敏度。,10、热敏电阻1,热敏电阻多采用负温度系数电阻，即温度升高，阻值减小。 热敏电阻的优劣直接影响整机的温控灵敏度。,11、热敏电阻2,为了防止开关管过热损坏，在散热片上安装有

13、一只塑料封装的热敏电阻 。,11、热敏电阻2,温控器实为一只负温度系数的热敏电阻，即随着温度升高阻值不断减小。,11、热敏电阻2,12、互感器,在电磁炉中常用互感器来检测电磁炉的工作电流，互感器实为一个小功率的升压变压器。 该互感器初次级匝数比多为1：800，即初级铜线线径粗、匝数少；次级铜线线径细、匝数多。 正常的互感器初级直流电阻近似0，次级电阻约为455，初、次级绕组绝缘。,13、散热风扇,由于IGBT管、整流全桥在工作时通过的电流较大，因此会发出大量热量。为了保证这些元件安全可靠地工作，就必须加装散热装置，由于散热片远远不能满足散热需求，因此电磁炉又增加风扇强制散热。,13、散热风扇,

14、目前该散热所用的电机有两类：一类是普通碳刷电机；一类是无刷霍尔电机 碳刷电机，生产成本低，但噪音大、寿命短 无刷电机，内含转换电路，生产成本高，但可靠性高，寿命长 散热风扇的规格主要有80mmx80mnl、90mmx90mm、120mmxl20mm等几种，供电电压也有12V、18V、24V之分,14、操作面板,由于电磁炉的开关、定时、保温及炒、煮、煎等烹饪功能选择均需人工操作，因此每款电磁炉均设有操作面板 操作面板主要包括操作按键及功能显示器件 部分电磁炉主板电路基本相同，但出于外观及生产成本考虑面板设计却有较大变化，主要取决于产品定位及实物外观，尽可能地吸引消费者。,14、操作面板,按键：

15、为了防止水分及油烟渗入电路，电磁炉操作面板的按键不外露，而是采用全封闭型微动式或触摸式按键电路。 绝大多数中低档的电磁炉采用的是微动式按键，触摸式按键主要用于高档电磁炉。,电磁炉的功能显示方式之一 发光二极管指示，即功能、状态均靠对应的发光二极管亮灭来表示。这种显示方式在经济型电磁炉中使用得较多。,14、操作面板,14、操作面板,电磁炉的功能显示方式之二 液晶显示显示内容直观清晰,14、操作面板,电磁炉的功能显示方式之三 数码显示，即通过数码管直观地显示设定的温度、时间及故障代码等信息。,14、操作面板,电磁炉的功能显示方式之四 荧光屏显示，亦称VFD(VACUum FLuorescent D

16、isplay)显示。荧光显示以其高辉度、宽视角、动态显示图案、清楚易懂等优点，加之其外观华丽富贵、绚丽多彩，倍受消费者喜欢。目前，荧光显示用于高档电磁炉中。,主要内容,电磁炉产品简述 电磁炉特殊元器件介绍 应用电路组成 各功能模块讲解,简化的方框图,AC 220V市电经桥堆D整流、L1与C5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C3充电，随即C3又向加热线圈放电，周而复始，即加热线圈与C3构成并联谐振回路，其谐振频率由加热线圈的电感量及C3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15kHz30kHz的高频交流电，于是铁质平底锅底便产生了强大的涡流，锅底迅速发热，加热线圈中的电磁能转化为热能,细化的方框图,包括以下模块,+300V整流滤波电路 EMC防护 +l8V、+5V电源电路 LC振荡、同步模块,功率控制 高压保护 电压