金灶電磁爐原理圖
1、電源電路
+300V直流高壓電源是由220V交流市電經(jīng)高壓整流橋堆（B1，型號(hào)：）整流和C7（4μF/400V）濾波直接產(chǎn)生的。 它是加熱線圈和IGBT管工作的主要電源。 （IC2）是低功耗智能開關(guān)電源集成電路，其引腳功能如圖2所示。該集成電路內(nèi)置場效應(yīng)開關(guān)管、60kHz脈寬調(diào)制器、智能調(diào)節(jié)電路以及過流、過壓和過流保護(hù)電路。過熱保護(hù)電路。 具有外圍電路簡單、輸入電壓適應(yīng)范圍寬、輸出電壓穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 本機(jī)由Z1、C5、C4、VD1、VD2、L1、C3等外圍元件組成+18V開關(guān)穩(wěn)壓電源，主要給VT1、VT2、IC1（LM339）、開關(guān)繼電器及排熱風(fēng)扇供電。 +5V電源也是由+18V電源產(chǎn)生，經(jīng)78L05穩(wěn)壓，C14濾波。 主要用作參考電壓源和供電控制顯示電路。
2、控制顯示電路
控制顯示電路由8位單片機(jī)芯片DK94（IC3）、8位串行輸入/并行輸出移位寄存器（IC4）、數(shù)碼管、晶體管、LED、按鈕、電阻、電容等元件，并通過一個(gè)8位連接器與主電路板連接。 其引腳功能圖如圖3所示。它是三星微控制器，可多次編程。 內(nèi)部設(shè)計(jì)的軟件程序與硬件電路配合，實(shí)現(xiàn)智能控制。 該電路的MCU使用內(nèi)部時(shí)鐘并將其從引腳3輸出到IC4()的CP輸入端(引腳8)。 MCU的引腳2輸出的串行數(shù)據(jù)被發(fā)送到IC4的數(shù)據(jù)輸入端（引腳1和2）。 MCU的4腳為上電復(fù)位端，也是“泡茶功能”輸入端S2。 在待機(jī)狀態(tài)下，每按一次“S2”，泡茶功能就會(huì)在“自動(dòng)”-“手動(dòng)”-“保溫”-“關(guān)茶沖泡”四種狀態(tài)之間循環(huán)。 5腳是蜂鳴器信號(hào)輸出端，用聲音來指示電磁爐的工作狀態(tài)。 6～9腳輸出的高低電平使VT6～VT9截止或?qū)ǎ瑫r(shí)2腳輸出串行數(shù)據(jù)，3腳輸出的時(shí)鐘脈沖配合8位（本電路只使用7位） IC4的并行數(shù)據(jù)輸出到數(shù)碼管，VD7～VD11用于顯示電磁爐的各種工作情況和故障代碼。 10腳為消毒功能輸入端S1。 每按一次該鍵，消毒功能就會(huì)在“大火”-“小火”-“消毒關(guān)閉”三種狀態(tài)之間循環(huán)。
11腳為排熱風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端。 電磁爐正常工作時(shí)，11腳輸出高電平，使VT5導(dǎo)通，風(fēng)扇得電工作。 關(guān)機(jī)后，11腳繼續(xù)輸出高電平信號(hào)一段時(shí)間，風(fēng)扇繼續(xù)工作。 、排出爐內(nèi)余熱，延長電磁爐的使用壽命。 17腳為+18V開關(guān)電源檢測輸入端。 +18V電壓經(jīng)電阻R30、R31降壓分壓后的采樣電壓輸入到17腳，與設(shè)定值進(jìn)行比較。 當(dāng)+18V電壓異常（過高、過低、條紋波電壓過大）時(shí)，電磁爐將不工作，起到保護(hù)作用。 19腳為開關(guān)繼電器控制信號(hào)輸出端。 繼電器閉合時(shí)是“泡茶”，釋放時(shí)是“消毒”。 兩臺(tái)烤箱同時(shí)使用時(shí)，“泡茶”和“消毒”分時(shí)輪流加熱。 16、18腳分別為泡茶爐和殺菌爐溫度傳感器（負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻）的采樣電壓輸入端。 只要其中一個(gè)熱敏電阻斷開，就會(huì)顯示故障代碼“E3”。 停機(jī)保護(hù)； 只要其中一臺(tái)灶具超溫，就會(huì)顯示故障代碼“E4”，并出現(xiàn)停機(jī)保護(hù)。 15腳為爐內(nèi)功率器件過熱檢測輸入端電磁繼電器原理圖，Rt0負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻靠近IGBT管散熱片安裝。 隨著功率器件溫度升高，采樣電壓也逐漸升高，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，判斷是否過熱。 如果過熱時(shí)顯示故障代碼“E6”，則停機(jī)保護(hù)。 14腳為市電電壓檢測輸入端。 220V交流市電經(jīng)B1整流、C7濾波后產(chǎn)生+300V直流電壓。 采樣電壓經(jīng)R4、R5、R7降壓分壓后從14腳輸入，與設(shè)定值進(jìn)行比較。 當(dāng)市電電壓高于250V或低于160V時(shí)，電磁爐將不工作或停機(jī)保護(hù)，并顯示過高“E1”或過低“E2”故障碼。 13腳為PWM脈沖信號(hào)輸出端。 單片機(jī)根據(jù)設(shè)置指令或檢測到的數(shù)據(jù)判斷是否應(yīng)該輸出PWM脈沖信號(hào)，并能自動(dòng)調(diào)整輸出脈沖信號(hào)的占空比，以達(dá)到調(diào)整電磁爐輸出功率的目的。
3、同步電路
為了防止IGBT管在導(dǎo)通時(shí)受到大電流沖擊而損壞，需要保證施加到IGBT管G極的PWM脈沖前沿與峰值脈沖尾隨同步。 C極邊緣，由IC1d、IC1c及外圍元件組成。 電路。 待機(jī)時(shí)，IC1d的同相端（引腳11）的采樣電壓低于反相端（引腳10）的采樣電壓，引腳13處于低電平狀態(tài)，IC1d的采樣電壓由IC1c、R11、R12、R13 和 C10。 鋸齒波振蕩器以其固有頻率振蕩。 電磁爐工作時(shí)，IC1d的同相端（11腳）出現(xiàn)一個(gè)由IGBT管C極采樣的脈沖。 13腳輸出的同步脈沖經(jīng)IC1d整形后，經(jīng)C11送至IC1c等組成的鋸齒波振蕩電路。 然后將頻率和波形校正后的同步鋸齒脈沖發(fā)送至脈寬調(diào)制電路IC1b的反相端（引腳6）。
4、脈寬調(diào)制電路
該電路由IC1b 發(fā)揮作用。 同相端（7腳）加有IC3的13腳輸出的PWM脈沖，積分電路形成的控制電平與反相端（6腳）的同步鋸齒脈沖進(jìn)行比較。 其原理是：當(dāng)變化的DC控制電平（控制電平的電平與PWM脈沖的占空比成正比）與根據(jù)鋸齒脈沖模式變化的參考電平進(jìn)行比較時(shí)，輸出端（引腳1）跳變時(shí)間會(huì)隨著鋸齒脈沖斜率上相應(yīng)位置的直流電平的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制。
5、驅(qū)動(dòng)電路
IGBT管的驅(qū)動(dòng)電路由VT1、VT2及外圍元件組成，控制其通斷。 IC1b的引腳1輸出的脈寬調(diào)制脈沖加到驅(qū)動(dòng)電路的輸入端。 當(dāng)IC1b的1腳脈沖為高電平時(shí)，VT1導(dǎo)通，VT2截止，IGBT管飽和導(dǎo)通。 當(dāng)IC1b的1腳脈沖為低電平時(shí)，VT2導(dǎo)通，VT1截止，IGBT管截止。
6、高壓峰值檢測及保護(hù)電路
IGBT管工作時(shí)，C極要承受+300V左右的直流電壓和諧振脈沖高壓。 為了防止C極脈沖疊加后的高電壓超過極限值而引起擊穿，由IC1a和R7、R6、R5、R17、C12等組成采樣檢測保護(hù)電路。當(dāng)IGBT管正常工作時(shí)，IC1a反相端4腳采樣電壓低于同相端5腳參考電壓（+5V），2腳處于截止高阻狀態(tài)，這并不影響積分電容C13的控制電平。 電磁爐按設(shè)定功率加熱。 由于某種原因（如電源插座閃絡(luò)；LC并聯(lián)諧振電容器C8不良、失效或變值；+300V高壓濾波電容器C7漏電；積分電容器不良、失效或變值；或在起吊瞬間）或放置鍋碗瓢盆等）在C極上激發(fā)一個(gè)超高的反向峰值脈沖，使C極高壓即將達(dá)到耐壓極限時(shí)，IC1a的4腳采樣電壓較高高于引腳 5 的參考電壓，引腳 2 翻轉(zhuǎn)至低電平導(dǎo)通。 電阻狀態(tài)下，積分電容C13上的電壓通過2腳放電電磁繼電器原理圖，IC1b的7腳電平下降，1腳輸出的PWM脈沖寬度變窄，IGBT管導(dǎo)通時(shí)間縮短，高電平頻率諧振幅度減小，從而達(dá)到IGBT管過壓保護(hù)。 一旦超高反向峰值脈沖消失，電磁爐就恢復(fù)正常加熱工作。 維修流程
在繪制電路圖的過程中，筆者對整機(jī)除集成電路外的電阻、電容、電感、三極管、二極管等部件從外觀到在線或離線進(jìn)行了測試，均未發(fā)現(xiàn)異常。 首先焊接引線并將主電路板移到外殼外以便于操作。 接通電源，“嘀”的一聲，顯示“E1”故障代碼，意思是“電源電壓過高”。 測量當(dāng)時(shí)市電電壓為222V，正常。 按“泡茶”功能鍵（或消毒功能鍵），數(shù)碼管和指示燈將按說明在四種狀態(tài)之間循環(huán)，松開手后又會(huì)顯示“E1”。 然后測量相關(guān)觸點(diǎn)電壓：測得A點(diǎn)電壓為+302V，正常； 測得B點(diǎn)電壓為+18.4V，說明開關(guān)電源正常； 測得C點(diǎn)電壓為+2.73V，不正常。
拔掉其中一根+5V電源輸出跳線，再次測量，仍為+2.73V，由此可以斷定78L05損壞。 這時(shí)我起了疑心。 +5V電壓很不正常，為什么控制和顯示電路卻看起來正常呢？ 回過頭來仔細(xì)一看，發(fā)光二極管和發(fā)光二極管的工作電壓范圍是2到5.5V，而數(shù)碼管和發(fā)光二極管可以在幾毫安到20毫安的電流下發(fā)光，但亮度不同。 不仔細(xì)比較是不容易發(fā)現(xiàn)的。 這樣，控制顯示電路能夠工作也就不足為奇了。 更換78L05后（實(shí)測電壓為+5.18V），整機(jī)功能恢復(fù)正常。 [頁]
至此，維修之旅就結(jié)束了，但筆者總感覺還有幾個(gè)電路原理還不太明白。 上述“論文分析”是否正確？ 如果上述故障是由+5V電壓異常引起的，為什么顯示“E1”故障代碼？ 鍋檢測電路如何工作？ 因此，對修復(fù)后的整機(jī)進(jìn)行測試，模擬故障情況，看看其保護(hù)情況如何，以驗(yàn)證上述分析是否正確。 如果能徹底了解其工作原理，不僅該電磁爐的其他故障就迎刃而解，而且對維修其他品牌的電磁爐（灶）也有幫助。
模擬故障情況以驗(yàn)證保護(hù)過程
1. 模擬市電電壓過高或過低。 當(dāng)市電電壓為220V時(shí)，測量IC3的14腳采樣電壓為1.75V。 經(jīng)計(jì)算，250V時(shí)采樣電壓應(yīng)為1.99V，160V時(shí)采樣電壓應(yīng)為1.27V。 如果直接通過調(diào)壓器將電磁爐的輸入電壓調(diào)整到大于250V或小于160V進(jìn)行驗(yàn)證，很容易對電磁爐造成損壞。 筆者在R5并聯(lián)一個(gè)30kΩ的電阻，打開電磁爐電源，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器使電磁爐顯示“E1”臨界點(diǎn)，測量IC3的14腳電壓為2.02V。 此時(shí)電磁爐輸入的交流電壓為193V； 然后去掉R5上的并聯(lián)電阻，并用20kΩ的電阻與R29并聯(lián)。 執(zhí)行與上述相同的操作。 實(shí)測“E2”臨界采樣電壓為1.26V。 此時(shí)輸入電磁爐的交流電壓為217V。 這樣，經(jīng)驗(yàn)證，當(dāng)電網(wǎng)電壓在安全交流市電電壓范圍內(nèi)過高或過低時(shí)（臨界采樣電壓的測量值與計(jì)算值非常接近），電磁爐能夠得到有效保護(hù)。
2、當(dāng)模擬功率器件過熱并處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，測得IC3的15腳采樣電壓為0.43V。 挑出8位插頭的2個(gè)引腳并使其懸空。 采用4.7kΩ電位器和兩節(jié)1.5V干電池組成可調(diào)直流電壓源。 將電位計(jì)的中心引腳連接到選取的 2 個(gè)引腳。 打開電腦，調(diào)節(jié)電位器，使2腳電壓逐漸升高，模擬IGBT管溫度逐漸升高。 當(dāng)臨界電壓值達(dá)到2.63V并顯示“E6”時(shí)，電磁爐關(guān)閉，從而驗(yàn)證功率器件的過熱保護(hù)功能。
3、模擬爐溫過高，溫度過高時(shí)，測得IC3的16腳采樣電壓為4.70V。 隨著電磁爐開始正常工作，泡茶線盤溫度升高，Rt2阻值減小，采樣電壓逐漸減小。 當(dāng)下降到設(shè)定值（溫度過高）時(shí)，電磁爐顯示“E4”故障代碼，并進(jìn)入關(guān)機(jī)保護(hù)狀態(tài)。 挑出8位插頭的3個(gè)引腳并使其懸空。 使用2節(jié)1.5V干電池和1個(gè)4.7kΩ電位器形成可調(diào)直流電壓。 使用2中描述的方法。當(dāng)測得的采樣電壓下降__至2.03 V時(shí)，切換到600W運(yùn)行。 當(dāng)再次降至1.85V時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“嘀”三聲，電磁爐停止工作。 消毒灶的超溫保護(hù)也采用同樣的方法進(jìn)行測試。
4、模擬+18V電壓異常 電磁爐正常工作時(shí)，測得IC3的17腳電壓為0.98V。 使用100kΩ電位器中心引腳串聯(lián)一個(gè)100kΩ電阻并與R30并聯(lián)。 開機(jī)，正常工作時(shí)，調(diào)節(jié)電位器減小并聯(lián)電阻值，使17腳采樣電壓逐漸升高，模擬+18V電壓。 過高情況下，當(dāng)采樣電壓升至1.22V時(shí)，顯示“E1”故障代碼，電磁爐進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，停止工作。
然后去掉R30上并聯(lián)的電阻和電位器，在4.7kΩ電位器的中心引腳串聯(lián)一個(gè)3.3kΩ電阻，并與R31并聯(lián)。 電磁爐正常工作時(shí)，調(diào)節(jié)電位器，減小并聯(lián)電阻值。 ，使17腳采樣電壓逐漸下降，模擬+18V電壓過低的情況。 當(dāng)IC3的17腳采樣電壓下降到0.65V時(shí)，顯示“E2”故障代碼，電磁爐進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)并關(guān)機(jī)。 電磁爐維修前顯示的故障代碼為“E1”，是+5V供電異常引起的。 從上面模擬的故障過程可知，不僅當(dāng)電網(wǎng)電壓過高時(shí)，出現(xiàn)故障碼“E1”，而且當(dāng)+18V電壓過高時(shí)，也會(huì)顯示“E1”故障碼。 對于同樣顯示的故障代碼“E1”，可能是這三種原因之一或多種原因共同導(dǎo)致的。 很容易理解，當(dāng)市電電壓或+18V電壓過高時(shí)，會(huì)顯示“E1”故障代碼，因?yàn)檫@些故障都是由電壓過高引起的。 那么為什么+5V電壓過低異常時(shí)也會(huì)顯示“E1”呢？ 原因發(fā)現(xiàn)，MCU設(shè)定的參考電壓值為IC3電源電壓為+5V時(shí)的值。 當(dāng)IC3的電源電壓過低時(shí)（如+2.73V），參考電壓值不再是原來的設(shè)定值。 也下降了很多，所以當(dāng)市電電壓或+18V電壓正常時(shí)的采樣電壓與芯片內(nèi)偏離原來設(shè)定值下降很多的電壓進(jìn)行比較時(shí)，MCU會(huì)做出錯(cuò)誤的判斷并顯示“電壓過高”。 “E1”故障碼，所以在維修時(shí)，需要對顯示的故障碼進(jìn)行詳細(xì)分析，一一排除。
鍋檢測電路
電位器檢測信號(hào)是IC3的13腳每2秒輸出一系列頻率約為24kHz的脈沖。 同時(shí)，蜂鳴器發(fā)出短促的“嘟”聲，但I(xiàn)C3的哪個(gè)輸入端檢測鍋具檢測信號(hào)，以確定是否有符合要求的鍋具呢？ 如何檢測呢？ 從電路圖分析，IC3的14、12腳可能性最大。
如前所述，14腳是檢測市電電壓過高或過低的輸入端。 是否可以同時(shí)作為檢測電位器檢測信號(hào)脈沖數(shù)的輸入端？ 所以采用下面的方法來判斷。 拔出8位插頭的1腳（與IC3的14腳相連）并懸空。 它由1.5V干電池供電。 即電池的正極連接到引腳1，負(fù)極連接到引腳1。 連接到主電路板的“接地”端。 此時(shí)14腳電壓為1.5V（這樣做的目的是保證IC3檢測市電電源的14腳采樣電壓在正常范圍內(nèi)）。
電磁爐通電后，鍋檢測功能正常。 當(dāng)鍋放置好后，電磁爐切換到加熱工作。 這消除了引腳 14 的可能性并將引腳 1 恢復(fù)到其原始狀態(tài)。 現(xiàn)在IC3只剩下12個(gè)引腳，最有可能是電位器檢測信號(hào)的輸入端。 測量8位連接器的5腳電壓值（接IC3的12腳）：待機(jī)、檢鍋時(shí)為0.33V，正常加熱時(shí)幾乎為0V。 將8位插頭的5個(gè)引腳置于空中，用1.5V干電池和4.7kΩ電位器組成可調(diào)電壓源，調(diào)節(jié)電位器使中心引腳電壓為0.33V，連接起來到8位插頭的5針。 引腳上，電磁爐鍋具檢測功能異常。 即鍋檢測電路在有鍋的情況下仍在檢測鍋，不會(huì)切換到正常加熱工作。 當(dāng)調(diào)節(jié)電位器將電壓降低到0.23V以下時(shí)，無論爐面是否有鍋，電磁爐都處于加熱狀態(tài)。
當(dāng)電壓升至0.24V以上時(shí)，無論灶面上是否有鍋，均處于鍋檢測狀態(tài)。 至此，可以說明兩個(gè)問題：一是MCU芯片（IC3）的12腳確實(shí)是鍋檢測信號(hào)的輸入端； 其次，MCU芯片根據(jù)檢測到的12腳電壓，比較設(shè)定的參考電壓值，判斷電位器是否存在（或者是否符合要求）。 僅根據(jù)電路圖分析，電磁爐加熱正常，8位連接器5腳電壓不可能幾乎為0V（應(yīng)該是+5V電壓經(jīng)R20和R21分壓后的電壓值， 0.33V）。 這個(gè)問題讓筆者百思不得其解。 期間我也用示波器測量了相關(guān)觸點(diǎn)的波形，但沒有任何答復(fù)。 電路圖畫錯(cuò)了嗎？ 于是我又對照電路板檢查了電路圖，結(jié)果是正確的。 我剛剛在檢查的時(shí)候發(fā)現(xiàn)了一個(gè)現(xiàn)象，就是R21的接地點(diǎn)布置的很特殊。 它沒有焊接到8位連接器引腳5附近的“地”端，而是電路板上的一條走線直接連接到高壓整流橋。 在電堆B1的“-”端附近，R21的一個(gè)腳焊得很靠近“-”端（我畫電路圖時(shí)也發(fā)現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象，但當(dāng)時(shí)沒注意），而且也注意到，作為控制顯示電路的+5V電源的“地線”，可以說是從高壓整流橋堆的“-”端延伸出來的“漫長的鄉(xiāng)村道路”，加上為VT1、VT2、IC1（LM339）供電的導(dǎo)線、排熱風(fēng)扇、開關(guān)繼電器等。+18V電源的“地線”也經(jīng)過此路徑，特別是VT3的“地線”，也經(jīng)過此路徑。特別設(shè)計(jì)的獨(dú)木橋Φ0.5mm×33mm。 此時(shí)+5V電源的“地”端與高壓整流橋堆的“-”端之間的電壓差僅為0.021V。
但當(dāng)符合要求的鍋放在電磁爐上時(shí)，這條“小路”上的壓降達(dá)到0.328V，+5V電源的“地”端為正極，而電磁爐的“-”端為正。整流橋堆為負(fù)，相當(dāng)于+5V。 電源的“地”端相對于橋堆的“-”端升高了0.328V。 因此，8位連接器的5腳與+5V電源“地”（MCU的“地”）幾乎與0V等電位（升高的電壓等于 的分壓值） R20和R21抵消，單片機(jī)12腳采樣電壓幾乎為0V），電磁爐切換到正常加熱工作。 這本質(zhì)上就是利用“地線”來檢測電流的變化來判斷是否有符合要求的鍋。 當(dāng)筆者解開這個(gè)謎團(tuán)時(shí)，我暗自佩服設(shè)計(jì)者運(yùn)用這種方法的巧妙！ 不僅簡化了電路，提高了可靠性，同時(shí)也讓我們想起了制作音頻電路時(shí)反復(fù)強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)，接地和地線處理的重要性。
一些建議
1、電路板移至外殼外，通過焊接引線進(jìn)行檢查和維修，操作方便。
2、連接假負(fù)載法。 拆下加熱線圈的接線，將60-100W的燈泡接在加熱線圈的端子上，然后開機(jī)觀察燈泡的點(diǎn)亮狀態(tài)來判斷故障。 如果不亮或者亮了又滅，則說明機(jī)器不存在短路故障； 如果燈泡亮起，則說明機(jī)器存在短路。 維修或檢查時(shí)用假負(fù)載測試機(jī)器，可以防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。 [頁]
3、如果要更換相關(guān)集成電路，最好將原來的集成電路拆掉后，再焊接相應(yīng)的集成電路插座。 這樣有利于替換和比較，有利于測試和分析。
4、帶電檢測過程中要注意防止觸電，因?yàn)榇祟愲娐反蠖嗍侵苯佑?20V市電進(jìn)行整流濾波并采用開關(guān)電源芯片產(chǎn)生各種直流電壓供電路使用。 雖然它是“地線”（電路板上的人工“地”端），但對于市政電網(wǎng)來說，也存在觸電的危險(xiǎn)，所以不要隨意觸摸它。 維修時(shí)最好使用雙開關(guān)、電流10A以上的專用插線板。 正常使用時(shí)，也最好使用帶開關(guān)、電流10A以上的插線板。 不使用時(shí)，開關(guān)切斷電源。 不要采用插拔插頭的方法，因?yàn)樵诓灏芜^程中，往往容易因接觸不良而產(chǎn)生火花，造成高壓或大電流浪涌損壞電器。 現(xiàn)實(shí)中不乏這樣的現(xiàn)象。 經(jīng)常有人抱怨：昨天還好好的，今天插上就不能用了？ 附上IC各引腳、接口待機(jī)時(shí)的電壓值及相關(guān)接點(diǎn)波形圖（見圖4），供維修時(shí)參考。
