1微波爐加熱原理

微波爐是利用電磁感應(yīng)原理將電轉(zhuǎn)化為熱的廚房電器。在電磁爐內(nèi)部，整流電路將50/60Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換為DC電壓，通過(guò)控制電路將DC電壓轉(zhuǎn)換為頻率20-40KHz的高頻電壓，當(dāng)高速變化的電流通過(guò)線圈時(shí)，將產(chǎn)生高速變化的磁場(chǎng)。

微波爐面板有LED發(fā)光二極管顯示模式、LED數(shù)字顯示模式、液晶液晶液晶顯示器顯示模式、VFD榮耀顯示模式、TFT真彩色顯示模式模式。操作功能有加熱火力調(diào)節(jié)、自動(dòng)恒溫設(shè)置、定時(shí)關(guān)機(jī)、預(yù)約開(kāi)/關(guān)、預(yù)設(shè)操作模式、自動(dòng)泡茶、自動(dòng)烹飪、自動(dòng)粥、自動(dòng)湯和油炸、油炸、烤、火鍋等烹飪功能機(jī)型。額定加熱功率是500W~3400W的多種機(jī)型，功率調(diào)節(jié)范圍是額定功率的90%，在整個(gè)電壓范圍內(nèi)功率自動(dòng)恒定。200~240V機(jī)型電壓使用范圍為160~260V，100~120V機(jī)型電壓使用范圍為90~135V。全系列機(jī)型適用于50、60Hz的電壓頻率。使用環(huán)境溫度為-23 ~ 45。電子控制功能包括鍋過(guò)熱保護(hù)、鍋干燥燃燒保護(hù)、鍋傳感器打開(kāi)/短路保護(hù)、2小時(shí)不按(忘記鉀)保護(hù)、IGBT溫度限制、IGBT溫度過(guò)熱保護(hù)、低溫環(huán)境操作模式、IGBT溫度傳感器打開(kāi)/短路保護(hù)、高低電壓保護(hù)、浪涌電壓保護(hù)等

2微波爐工作原理分析

2.1特殊部件簡(jiǎn)介

2.1.1 LM339集成電路

2.1.1 LM339集成電路

LM339內(nèi)置有4個(gè)反轉(zhuǎn)電壓為6mV的電壓比較器，當(dāng)電壓比較器的輸入端電壓為正向(輸入端電壓高于輸入端電壓)時(shí)，放置在LM339內(nèi)部控制輸出端的三極管切除處。此時(shí)，輸出端等于開(kāi)放。當(dāng)電壓比較器輸入端電壓反轉(zhuǎn)時(shí)(-輸入端電壓高于輸入端電壓)，LM339內(nèi)部控制輸出端的三極管導(dǎo)體降低比較器外部訪問(wèn)輸出端的電壓時(shí)，輸出端為0V。

2.1.2 IGBT

絕緣雙柵極晶體管是一種高壓高速大功率器件，它結(jié)合了BJT的大電流密度和MOSFET等電壓激勵(lì)場(chǎng)控制裝置的優(yōu)點(diǎn)。目前，用不同材料和工藝制造的IGBT都可以看作MOSFET輸入，可以看作是遵循雙極晶體管放大的復(fù)合結(jié)構(gòu)。IGBT有三個(gè)電極(見(jiàn)上圖):柵極G(也稱為控制極或文極)、集電極C(也稱為漏極)和發(fā)射極E(也稱為源極)。從IGBT的以下特征可以看出，它克服了電力MOSFET的致命缺陷。也就是說(shuō)，高壓大電流運(yùn)行時(shí)傳導(dǎo)電阻大，零部件發(fā)熱嚴(yán)重，輸出效率低。IGBT的特點(diǎn)： 1。電流密度高，是MOSFET的幾十倍。2.輸入阻抗高，柵極驅(qū)動(dòng)功率極小，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。3.低傳導(dǎo)電阻。給定芯片大小和來(lái)自BVceo的電阻Rce(on)不超過(guò)MOSFET的Rds(on)的10%。4.剎車片電壓高，安全工作空間大，瞬態(tài)功率高時(shí)不會(huì)損壞。5.開(kāi)關(guān)速度快，停機(jī)時(shí)間短，耐壓1kV~1.8kV約1.2us，600V級(jí)約0.2us，約占GTR的10%，接近功率MOSFET，開(kāi)關(guān)頻率直通100KHz，開(kāi)關(guān)損耗僅為GTR的30%。IGBT是將現(xiàn)場(chǎng)控制裝置的優(yōu)點(diǎn)與GTR的大電流低傳導(dǎo)電阻特性相結(jié)合，非?？斓母咚俑邏喊雽?dǎo)體電源裝置。

目前，其他規(guī)格的IGBT具有以下參數(shù)：

(1 1) IGBTW25N120 - Siemens具有耐壓1200V、電流容量25時(shí)46A、100時(shí)25A、內(nèi)部沒(méi)有阻尼二極管，因此在應(yīng)用時(shí)需要6A/1200V以上的快速恢復(fù)二極管(D11)。

(2) SKW25N120---- 西門子公司出品 , 耐壓 1200V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 46A,100 ℃ 時(shí) 25A, 內(nèi)部帶阻尼二極管 , 該 IGBT 可代用 SGW25N120, 代用時(shí)將原配套 SGW25N120 的 D11 快速恢復(fù)二極管拆除不裝。

(3) GT40Q321---- 東芝公司出品 , 耐壓 1200V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 42A,100 ℃ 時(shí) 23A, 內(nèi)部帶阻尼二極管 , 該 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120, 代用 SGW25N120 時(shí)請(qǐng)將原配套該 IGBT 的 D11 快速恢復(fù)二極管拆除不裝。

(4) GT40T101---- 東芝公司出品 , 耐壓 1500V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 80A,100 ℃ 時(shí) 40A, 內(nèi)部不帶阻尼二極管 , 所以應(yīng)用時(shí)須配套 15A/1500V 以上的快速恢復(fù)二極管 (D11) 使用 , 該 IGBT 配套 6A/1200V 以上的快速恢復(fù)二極管 (D11) 后可代用 SGW25N120 、 SKW25N120 、 GT40Q321, 配套 15A/1500V 以上的快速恢復(fù)二極管 (D11) 后可代用 GT40T301 。

(5) GT40T301---- 東芝公司出品 , 耐壓 1500V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 80A,100 ℃ 時(shí) 40A, 內(nèi)部帶阻尼二極管 , 該 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120 、 GT40Q321 、 GT40T101, 代用 SGW25N120 和 GT40T101 時(shí)請(qǐng)將原配套該 IGBT 的 D11 快速恢復(fù)二極管拆除不裝。

(6) GT60M303 ---- 東芝公司出品 , 耐壓 900V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 120A,100 ℃ 時(shí) 60A, 內(nèi)部帶阻尼二極管。

(7) GT40Q323---- 東芝公司出品 , 耐壓 1200V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 40A,100 ℃ 時(shí) 20A, 內(nèi)部帶阻尼二極管 , 該 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120, 代用 SGW25N120 時(shí)請(qǐng)將原配套該 IGBT 的 D11 快速恢復(fù)二極管拆除不裝。

(8) FGA25N120---- 美國(guó)仙童公司出品 , 耐壓 1200V, 電流容量 25 ℃ 時(shí) 42A,100 ℃ 時(shí) 23A, 內(nèi)部帶阻尼二極管 , 該 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120, 代用 SGW25N120 時(shí)請(qǐng)將原配套該 IGBT 的 D11 快速恢復(fù)二極管拆除不裝。

2.2 電路方框圖

2.3 主回路原理分析

時(shí)間 t1~t2 時(shí)當(dāng)開(kāi)關(guān)脈沖加至 IGBTQ1 的 G 極時(shí) , IGBTQ1 飽和導(dǎo)通 , 電流 i1 從電源流過(guò) L1, 由于線圈感抗不允許電流突變 . 所以在 t1~t2 時(shí)間 i1 隨線性上升 , 在 t2 時(shí)脈沖結(jié)束 , IGBTQ1 截止 , 同樣由于感抗作用 ,i1 不能立即突變 0, 于是向 C3 充電 , 產(chǎn)生充電電流 i2, 在 t3 時(shí)間 ,C3 電荷充滿 , 電流變 0, 這時(shí) L1 的磁場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)為 C3 的電場(chǎng)能量 , 在電容兩端出現(xiàn)左負(fù)右正 , 幅度達(dá)到峰值電壓 , 在 IGBTQ1 的 CE 極間出現(xiàn)的電壓實(shí)際為逆程脈沖峰壓 + 電源電壓 , 在 t3~t4 時(shí)間 ,C3 通過(guò) L1 放電完畢 ,i3 達(dá)到最大值 , 電容兩端電壓消失 , 這時(shí)電容中的電能又全部轉(zhuǎn)化為 L1 中的磁能 , 因感抗作用 ,i3 不能立即突變 0, 于是 L1 兩端電動(dòng)勢(shì)反向 , 即 L1 兩端電位左正右負(fù) , 由于 IGBT 內(nèi)部阻尼管的存在 ,C3 不能繼續(xù)反向充電 , 而是經(jīng)過(guò) C2 、 IGBT 阻尼管回流 , 形成電流 i4, 在 t4 時(shí)間 , 第二個(gè)脈沖開(kāi)始到來(lái) , 但這時(shí) IGBTQ1 的 UE 為正 ,UC 為負(fù) , 處于反偏狀態(tài) , 所以 IGBTQ1 不能導(dǎo)通 , 待 i4 減小到 0,L1 中的磁能放完 , 即到 t5 時(shí) IGBTQ1 才開(kāi)始第二次導(dǎo)通 , 產(chǎn)生 i5 以后又重復(fù) i1~i4 過(guò)程 , 因此在 L1 上就產(chǎn)生了和開(kāi)關(guān)脈沖 f(20KHz~30KHz) 相同的交流電流。 t4~t5 的 i4 是 IGBT 內(nèi)部阻尼管的導(dǎo)通電流 , 在高頻電流一個(gè)電流周期里 ,t2~t3 的 i2 是線盤磁能對(duì)電容 C3 的充電電流 ,t3~t4 的 i3 是逆程脈沖峰壓通過(guò) L1 放電的電流 ,t4~t5 的 i4 是 L1 兩端電動(dòng)勢(shì)反向時(shí) , 因的存在令 C3 不能繼續(xù)反向充電 , 而經(jīng)過(guò) C2 、 IGBT 阻尼管回流所形成的阻尼電流 ,IGBTQ1 的導(dǎo)通電流實(shí)際上是 i1 。IGBTQ1 的 VCE 電壓變化 : 在靜態(tài)時(shí) ,UC 為輸入電源經(jīng)過(guò)整流后的直流電源 ,t1~t2,IGBTQ1 飽和導(dǎo)通 ,UC 接近地電位 ,t4~t5, IGBT 阻尼管導(dǎo)通 ,UC 為負(fù)壓 ( 電壓為阻尼二極管的順向壓降 ),t2~t4, 也就是 LC 自由振蕩的半個(gè)周期 ,UC 上出現(xiàn)峰值電壓 , 在 t3 時(shí) UC 達(dá)到最大值。

以上分析證實(shí)兩個(gè)問(wèn)題 : 一是在高頻電流的一個(gè)周期里 , 只有 i1 是電源供給 L 的能量 , 所以 i1 的大小就決定加熱功率的大小 , 同時(shí)脈沖寬度越大 ,t1~t2 的時(shí)間就越長(zhǎng) ,i1 就越大 , 反之亦然 , 所以要調(diào)節(jié)加熱功率 , 只需要調(diào)節(jié)脈沖的寬度 ; 二是 LC 自由振蕩的半周期時(shí)間是出現(xiàn)峰值電壓的時(shí)間 , 亦是 IGBTQ1 的截止時(shí)間 , 也是開(kāi)關(guān)脈沖沒(méi)有到達(dá)的時(shí)間 , 這個(gè)時(shí)間關(guān)系是不能錯(cuò)位的 , 如峰值脈沖還沒(méi)有消失 , 而開(kāi)關(guān)脈沖己提前到來(lái) , 就會(huì)出現(xiàn)很大的導(dǎo)通電流使 IGBTQ1 燒壞 , 因此必須使開(kāi)關(guān)脈沖的前沿與峰值脈沖后沿相同步。

2.4 振蕩電路

(1) 當(dāng) PWM 點(diǎn)有 Vi 輸入時(shí)、 V7 OFF 時(shí) (V7=0V), V5 等于 D6 的順向壓降 , 而當(dāng) V5<V6 之后 ,V7 由

OFF 轉(zhuǎn)態(tài)為 ON,V6 亦上升至 Vi, 而 V5 則由 R20 向 C16 充電。

(2) 當(dāng) V5>V6 時(shí) ,V7 轉(zhuǎn)態(tài)為 OFF,V6 亦降至 D6 的順向壓降 , 而 V5 則由 C16 、 D6 放電。

(3) V5 放電至小于 V6 時(shí) , 又重復(fù) (1) 形成振蕩。

“ G 點(diǎn)輸入的電壓越高 , V7 處于 ON 的時(shí)間越長(zhǎng) , 電磁爐的加熱功率越大 , 反之越小”。

2.5 IGBT 激勵(lì)電路

振蕩電路輸出幅度約 4.1V 的脈沖信號(hào) , 此電壓不能直接控制 IGBT 的飽和導(dǎo)通及截止 , 所以必須通過(guò)激勵(lì)電路將信號(hào)放大才行 , 該電路工作過(guò)程如下 :

(1) V8 OFF 時(shí) (V8=0V),V8<V9,V10 為高 ,Q1 導(dǎo)通、 Q4 截止 ,IGBT 的 G 極為 0V,IGBT 截止。

(2) V8 ON 時(shí) (V8=4.1V),V8>V9,V10 為低 ,Q81 截止、 Q4 導(dǎo)通 ,+18V 通過(guò) R23 、 Q4 和 Q1 的 E 極加至 IGBT 的 G 極 ,IGBT 導(dǎo)通。

2.6 PWM 脈寬調(diào)控電路

CPU 輸出 PWM 脈沖到由 R30 、 C27 、 R31 組成的積分電路 , PWM 脈沖寬度越寬 ,C28 的電壓越高 ,C29 的電壓也跟著升高 , 送到振蕩電路 (G 點(diǎn) ) 的控制電壓隨著 C29 的升高而升高 , 而 G 點(diǎn)輸入的電壓越高 , V7 處于 ON 的時(shí)間越長(zhǎng) , 電磁爐的加熱功率越大 , 反之越小。

“ CPU 通過(guò)控制 PWM 脈沖的寬與窄 , 控制送至振蕩電路 G 的加熱功率控制電壓，控制了 IGBT 導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短 , 結(jié)果控制了加熱功率的大小”。

2.7 同步電路

市電經(jīng)整流器整流、濾波后的 310V 直流電，由 R15+R14 、 R16 分壓產(chǎn)生 V3,R1+R17 、 R28 分壓產(chǎn)生 V4, 在高頻電流的一個(gè)周期里 , 在 t2~t4 時(shí)間 ( 圖 1), 由于 C14 兩端電壓為上負(fù)下正 , 所以 V3<V4,V5OFF(V5=0V) 振蕩電路 V6>V5,V7 OFF(V7=0V), 振蕩沒(méi)有輸出 , 也就沒(méi)有開(kāi)關(guān)脈沖加至 Q1 的 G 極 , 保證了 Q1 在 t2~t4 時(shí)間 不會(huì)導(dǎo)通 , 在 t4~t6 時(shí)間 ,C3 電容兩端電壓消失 , V3>V4, V5 上升 , 振蕩有輸出 , 有開(kāi)關(guān)脈沖加至 Q1 的 G 極。以上動(dòng)作過(guò)程 , 保證了加到 Q1 G 極上的開(kāi)關(guān)脈沖前沿與 Q1 上產(chǎn)生的 VCE 脈沖后沿相同步。

2.8 加熱開(kāi)關(guān)控制

(1) 當(dāng)不加熱時(shí) ,CPU 17 腳輸出低電平 ( 同時(shí) CPU 10 腳也停止 PWM 輸出 ), D7 導(dǎo)通 , 將 LM339 9 電壓拉低 , 振蕩停止 , 使 IGBT 激勵(lì)電路停止輸出 ,IGBT 截止 , 則加熱停止。

開(kāi)始加熱時(shí) , CPU 17 腳輸出高電平 ,D7 截止 , 同時(shí) CPU 10 腳開(kāi)始間隔輸出 PWM 試探信號(hào) , 同時(shí) CPU 通過(guò)分析電流檢測(cè)電路和 VAC 檢測(cè)電路反饋的電壓信息、 VCE 檢測(cè)電路反饋的電壓波形變化情況 , 判斷是否己放入適合的鍋具 , 如果判斷己放入適合的鍋具 ,CPU10 腳轉(zhuǎn)為輸出正常的 PWM 信號(hào) , 電磁爐進(jìn)入正常加熱狀態(tài) , 如果電流檢測(cè)電路、 VAC 及 VCE 電路反饋的信息 , 不符合條件 ,CPU 會(huì)判定為所放入的鍋具不符

(2) 或無(wú)鍋 , 則繼續(xù)輸出 PWM 試探信號(hào) , 同時(shí)發(fā)出指示無(wú)鍋的報(bào)知信息 ( 見(jiàn)故障代碼表 ), 如 30 秒鐘內(nèi)仍不符合條件 , 則關(guān)機(jī)。

2.9 VAC 檢測(cè)電路

AC220V 由 D17 、 D18 整流的脈動(dòng)直流電壓通過(guò) R40 限流再經(jīng)過(guò)， C33 、 R39 C32 組成的π型濾波器進(jìn)行濾波后的電壓，經(jīng) R38 分壓后的直流電壓，送入 CPU 6 , 根據(jù)監(jiān)測(cè)該電壓的變化 ,CPU 會(huì)自動(dòng)作出各種動(dòng)作指令。

(1) 判別輸入的電源電壓是否在充許范圍內(nèi) , 否則停止加熱 , 并報(bào)知信息 ( 見(jiàn)故障代碼表 ) 。

(2) 配合電流檢測(cè)電路、 VCE 電路反饋的信息 , 判別是否己放入適合的鍋具 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令 ( 見(jiàn)加熱開(kāi)關(guān)控制及試探過(guò)程一節(jié) ) 。

(3) 配合電流檢測(cè)電路反饋的信息及方波電路監(jiān)測(cè)的電源頻率信息 , 調(diào)控 PWM 的脈寬 , 令輸出功率保持穩(wěn)定。

“電源輸入標(biāo)準(zhǔn) 220V ± 1V 電壓 , 不接線盤 (L1) 測(cè)試 CPU 第 6 腳電壓 , 標(biāo)準(zhǔn)為 2.65V ± 0.06V ”。

2.10 電流檢測(cè)電路

電流互感器 CT1 二次測(cè)得的 AC 電壓 , 經(jīng) D1~D4 組成的橋式整流電路整流、 R12 、 R13 分壓， C11 濾波 , 所獲得的直流電壓送至 CPU 5 腳 , 該電壓越高 , 表示電源輸入的電流越大 , CPU 根據(jù)監(jiān)測(cè)該電壓的變化 , 自動(dòng)作出各種動(dòng)作指令 :

(1) 配合 VAC 檢測(cè)電路、 VCE 電路反饋的信息 , 判別是否己放入適合的鍋具 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令 ( 見(jiàn)加熱開(kāi)關(guān)控制及試探過(guò)程一節(jié) ) 。

(2) 配合 VAC 檢測(cè)電路反饋的信息及方波電路監(jiān)測(cè)的電源頻率信息 , 調(diào)控 PWM 的脈寬 , 令輸出功率保持穩(wěn)定。

2.11 VCE 檢測(cè)電路

將 IGBT(Q1) 集電極上的脈沖電壓通過(guò) R1+R17 、 R28 分壓 R29 限流后，送至 LM339 6 腳 , 在 6 腳上獲得其取樣電壓 , 此反影了 IGBT 的 VCE 電壓變化的信息送入 LM339, LM339 根據(jù)監(jiān)測(cè)該電壓的變化 , 自動(dòng)作出電壓比較而決定是否工作。

(1) 配合 VAC 檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路反饋的信息 , 判別是否己放入適合的鍋具 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令 ( 見(jiàn)加熱開(kāi)關(guān)控制及試探過(guò)程一節(jié) ) 。

(2) 根據(jù) VCE 取樣電壓值 , 自動(dòng)調(diào)整 PWM 脈寬 , 抑制 VCE 脈沖幅度不高于 1050V( 此值適用于耐壓 1200V 的 IGBT, 耐壓 1500V 的 IGBT 抑制值為 1300V) 。

(3) 當(dāng)測(cè)得其它原因?qū)е?VCE 脈沖高于 1150V 時(shí) (( 此值適用于耐壓 1200V 的 IGBT, 耐壓 1500V 的 IGBT 此值為 1400V), LM339 立即停止工作 ( 見(jiàn)故障代碼表 ) 。

2.12 浪涌電壓監(jiān)測(cè)電路

當(dāng)正弦波電源電壓處于上下半周時(shí) , 由 D17 、 D18 和整流橋 DB 內(nèi)部交流兩輸入端對(duì)地的兩個(gè)二極管組成的橋式整流電路產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電壓，當(dāng)電源突然有浪涌電壓輸入時(shí) , 此電壓通過(guò) R41 、 C34 耦合 , 再經(jīng)過(guò) R42 分壓， R44 限流 C35 濾波后的電壓，控制 Q5 的基極，基極為 高電平時(shí) , 電壓 Q5 基極 ,Q5 飽和導(dǎo)通 ,CPU 17 的電平通過(guò) Q5 至地 ,PWM 停止輸出，本機(jī)停止工作 ; 當(dāng) 浪涌脈沖過(guò)后 , Q5 的基極為 低電平 ,Q5 截止 , CPU 17 的電平通過(guò) Q5 至地 , CPU 再重新發(fā)出加熱指令。

2.13 過(guò)零檢測(cè)

當(dāng)正弦波電源電壓處于上下半周時(shí) , 由 D17 、 D18 和整流橋 DB 內(nèi)部交流兩輸入端對(duì)地的兩個(gè)二極管組成的橋式整流電路產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電壓通過(guò) R40 限流再經(jīng)過(guò)， C33 、 R39 C32 組成的π型濾波器進(jìn)行濾波后的電壓，經(jīng) R38 分壓后的電壓，在 CPU 6 則形成了與電源過(guò)零點(diǎn)相同步的方波信號(hào) ,CPU 通過(guò)監(jiān)測(cè)該信號(hào)的變化 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令。

2.14 鍋底溫度監(jiān)測(cè)電路

加熱鍋具底部的溫度透過(guò)微晶玻璃板傳至緊貼玻璃板底的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 , 該電阻阻值的變化間接反影了加熱鍋具的溫度變化 ( 溫度 / 阻值祥見(jiàn)熱敏電阻溫度分度表 ), 熱敏電阻與 R4 分壓點(diǎn)的電壓變化其實(shí)反影了熱敏電阻阻值的變化 , 即加熱鍋具的溫度變化 , CPU 8 腳通過(guò)監(jiān)測(cè)該電壓的變化 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令 :

(1) 定溫功能時(shí) , 控制加熱指令 , 另被加熱物體溫度恒定在指定范圍內(nèi)。

(2) 當(dāng)鍋具溫度高于 270 ℃ 時(shí) , 加熱立即停止 , 并報(bào)知信息 ( 見(jiàn)故障代碼表 ) 。

(3) 當(dāng)鍋具空燒時(shí) , 加熱立即停止 , 并報(bào)知信息 ( 見(jiàn)故障代碼表 ) 。

(4) 當(dāng)熱敏電阻開(kāi)路或短路時(shí) , 發(fā)出不啟動(dòng)指令 , 并報(bào)知相關(guān)的信息 ( 見(jiàn)故障代碼表 ) 。

2.15 IGBT 溫度監(jiān)測(cè)電路

IGBT 產(chǎn)生的溫度透過(guò)散熱片傳至緊貼其上的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻 TH, 該電阻阻值的變化間接反影了 IGBT 的溫度變化 ( 溫度 / 阻值祥見(jiàn)熱敏電阻溫度分度表 ), 熱敏電阻與 R8 分壓點(diǎn)的電壓變化其實(shí)反影了熱敏電阻阻值的變化 , 即 IGBT 的溫度變化 , CPU 通過(guò)監(jiān)測(cè)該電壓的變化 , 作出相應(yīng)的動(dòng)作指令 :

(1) IGBT 結(jié)溫高于 90 ℃ 時(shí) , 調(diào)整 PWM 的輸出 , 令 IGBT 結(jié)溫 ≤ 90 ℃ 。

當(dāng) IGBT 結(jié)溫由于某原因 ( 例如散熱系統(tǒng)故障 ) 而高于 95

(2) ℃ 時(shí) , 加熱立即停止 , 并報(bào)知信息 ( 祥見(jiàn)故障代碼表 ) 。

(3) 當(dāng)熱敏電阻 TH 開(kāi)路或短路時(shí) , 發(fā)出不啟動(dòng)指令 , 并報(bào)知相關(guān)的信息 ( 祥見(jiàn)故障代碼表 ) 。

(4) 關(guān)機(jī)時(shí)如 IGBT 溫度 >50 ℃ ,CPU 發(fā)出風(fēng)扇繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)指令 , 直至溫度 < 50 ℃ ( 繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò) 30 秒鐘如 溫度仍 >50 ℃ , 風(fēng)扇停轉(zhuǎn) ; 風(fēng)扇延時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)期間 , 按 1 次關(guān)機(jī)鍵 , 可關(guān)閉風(fēng)扇 ) 。

(5) 電磁爐剛啟動(dòng)時(shí) , 當(dāng)測(cè)得環(huán)境溫度 <0 ℃ ,CPU 調(diào)用低溫監(jiān)測(cè)模式加熱 1 分鐘 ,30 秒鐘后再轉(zhuǎn)用正常監(jiān)測(cè)模式 , 防止電路零件因低溫偏離標(biāo)準(zhǔn)值造成電路參數(shù)改變而損壞 電磁爐。

2.16 散熱系統(tǒng)

將 IGBT 及整流器 BG 緊貼于散熱片上 , 利用風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)電磁爐進(jìn)、出風(fēng)口形成的氣流將散熱片上的熱及線盤 L1 等零件工作時(shí)產(chǎn)生的熱、加熱鍋具輻射進(jìn)電磁爐內(nèi)的熱排出電磁爐外。

CPU 15 腳發(fā)出風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)指令時(shí) , 15 腳輸出高電平 , 電壓通過(guò) R27 送至 Q3 基極 ,Q3 飽和導(dǎo)通 ,VCC 電流流過(guò)風(fēng)扇、 Q3 至地 , 風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn) ; CPU 發(fā)出風(fēng)扇停轉(zhuǎn)指令時(shí) , 15 腳輸出低電平 ,Q3 截止 , 風(fēng)扇因沒(méi)有電流流過(guò)而停轉(zhuǎn)。

2.17 主電源

AC220V 50/60Hz 電源經(jīng)保險(xiǎn)絲 FUSE, 再通過(guò)由 RZ 、 C1 、共模線圈 L1 組成的濾波電路 ( 針對(duì) EMC 傳導(dǎo)問(wèn)題而設(shè)置 , 祥見(jiàn)注解 ), 再通過(guò)電流互感器至橋式整流器 BG, 產(chǎn)生的脈動(dòng)直流電壓通過(guò)扼流線圈提供給主 回路使用 ;AC1 、 AC2 兩端電壓除送至輔助電源使用外 , 另外還通過(guò)印于 PCB 板上的保險(xiǎn)線 P.F. 送至 D1 、 D2 整流得到脈動(dòng)直流電壓作檢測(cè)用途。

注解 : 由于中國(guó)大陸目前并未提出電磁爐須作強(qiáng)制性電磁兼容 (EMC) 認(rèn)證 , 基于成本原因 , 內(nèi)銷產(chǎn)品大部分沒(méi)有將 CY1 、 CY2 裝上 ,L1 用跳線取代 , 但基本上不影響電磁爐使用性能。

2.18 輔助電源

AC220V 50/60Hz 電壓接入變壓器初級(jí)線圈 , 次級(jí)兩繞組分別產(chǎn)生 2.2V 、 12V 和 18V 交流電壓。

12V 交流電壓由 D19~D22 組成的橋式整流電路整流、 C37 濾波 , 在 C37 上獲得的直流電壓 VCC 除供給散熱風(fēng)扇使用外 , 還經(jīng)由 V8 三端穩(wěn)壓 IC 穩(wěn)壓、 C38 濾波 , 產(chǎn)生 +5V 電壓供控制電路使用。

18V 交流電壓由 D15 組成的半波動(dòng)整流電路整流、 C26 濾波后 , 再通過(guò)由 Q9 、 R33 、 DW9 、 C27 、 C28 組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓濾波電路 , 產(chǎn)生 +18V 電壓供 IC2 和 IGBT 激勵(lì)電路使用。

2.19 報(bào)警電路

電磁爐發(fā)出報(bào)知響聲時(shí) ,CPU1 腳輸出幅度為 5V 、頻率 4KHz 的脈沖信號(hào)電壓至蜂鳴器 BZ1, 令 BZ1 發(fā)出報(bào)知響聲。