美的PVY22A電磁爐的內(nèi)含兩塊四電壓比較器LM339,其主板電路與美的多型電磁爐電路+H同,該電路的組成框圖如下圖所示。
單元電路分析
整流濾波電路
該電路主要功能是進行AC-DC變換,其核心元件是整流橋堆。它將220V交流電變換成脈動直流電,然后經(jīng)過L型濾波電路(由電感線圈L2和電容C14組成)進行濾波,輸出平滑的直流電。電路如下圖所示。
小知識:電感對脈動電流產(chǎn)生反電動勢的作用,它對交流阻值很大,而對直流阻值很小,如果把較大的電感串接在整流電路里,就可以使電路中的交流成分大部分降落在電感上,而直流部分則從電感線圈流到負載上,起到濾波的作用。電感濾波電路通常用在負載電流很大、對濾波效果要求不高的場合。
EMC防護電路
EMC防護電路是在電源的輸入端,防止高頻干擾或者雷擊等損壞后面電路而沒置的電路,主要由ZNR300、C300、R313等組成。壓敏電阻ZRN300的電阻值隨外加電壓而變化。當外加電壓較低時,流過電阻的電流很小,壓敏電阻呈現(xiàn)高阻狀態(tài);當外加電壓達到或者超過壓敏電壓Uc時,流過壓敏電阻的電流陡增,其阻值將大大降低。電容C300與R313主要用于吸收電源中的高頻諧波(見上圖)。
LC振蕩電路
LC振蕩電路如上圖所示。該部分是電磁爐的主要電路之一,主要是利用LC并聯(lián)諧振的原理進行工作。具體工作過程如下:當1GBT的c極電壓為0V時,1GBT導通,電感(線圈)進行儲能,當IGBT由導通到截止時,由于電感線圈的作用,電流還會沿著先前的方向流動,因為此時IGBT已關斷,所以電感只能對電容Cl5充電,從而使得c極E電壓升高,充電電流逐漸變小,當充電電流為0時,c極電壓最高。此時的c極電壓值是選擇IGBT耐壓指標的直接依據(jù)。從這時開始,C15開始經(jīng)線圈放電,c極電壓變低,當c極電壓接近OV時,控制電路檢測(監(jiān)控)到這個值,再次打開IBGT,又一個循環(huán)開始。如此周而復始,電感(線圈)與振蕩電容不停地進行充電放電,產(chǎn)生振蕩波形。
同步電路
同步電路的主要作用是控制IGBT的開關同步。它由電壓比較器IC2D的10、11、13腳和分壓電阻R37、R36、R35、R7、濾波電容C17、C16、鉗位二極管D19等構成,電路如下圖所示。
電壓比較器10腳檢測IGBT的c極電壓。當該電壓大于11腳電壓時,比較器的13腳輸出低電平;當該電壓低于11電壓腳時,比較器的13腳輸出高電平。該電平信號送到后面的波形發(fā)生電路,對鋸齒波形進行波形修正后,送到后面的功率控制電路,用于控制IGBT的導通與截止。
波形發(fā)生電路
波形發(fā)生電路的主要作用是產(chǎn)生標準的鋸齒波,由電壓比較器IC2C的8、9、10腳,電阻R45、R46、R33R、積分電容C32、濾波電容EC7及鉗位二極管D8~D11等構成(電路如圖3-5所示)。該電路為自激振蕩電路,在比較器的反相端產(chǎn)生鋸齒波形,經(jīng)IC2D⑩腳輸出的同步信號及功率控制信號對其進行波形修正后,由14腳輸出接近于方波的控制信號。
功率控制電路
功率控制電路主要用于控制IGBT的導通和截止。該電路由電壓比較器IC3C的8、9、10、1、13、14腳、電阻R53、R48、R54、R52、R55、R58、R59、電容C8、C19、EC9、鉗位二極管D18、穩(wěn)壓二極管25、三極管Q8、Q9等組成,如下圖所示。
來自電壓比較器IC2C⑩腳的控制信號分別送到比較器IC3C的反相輸入端的8、10兩腳,由于9、1兩腳的電壓不變(基準電壓),當送來的控制信號波形處于高電平時,13、14兩腳都輸出低電平,Q9導通,Q8截止,18V電壓經(jīng)過Q9的e-c極及R58、R59流向IGBT的G極,IGBT導通;當送來的控制信號波形處于低電平的時候,13、14兩腳都輸出高電平,Q8導通,Q9截止,IGBT工作于截止狀態(tài)。此時,IGBT通過R59及Q8的c、e極放電(保護IGBT)。
高壓保護電路
高壓保護電路主要是保護IGBT的c極電壓不超過它的耐壓值。該電路由電壓比較器IC2B的①、⑥、⑦腳、電阻R36、R42、R51、R56及電容C17、C31、C18等構成,如下圖所示。
IC2B⑦腳外接了一參考電壓,當⑥腳的電壓(檢測IGBT的c極電壓)超過⑦腳電壓時,①腳就會輸出低電平,使主控芯片輸出的功率調(diào)節(jié)信號(PWM)的幅度(電平)減小,從而降低IGBT的功率,使IGBT的c極電壓降低,以達到保護IGBT的目的。
檢鍋電路
檢鍋電路由電壓比較器IC2A的④、⑤、②腳及其外圍元件組成,如下圖所示。
振蕩波形通過電阻分壓送到電壓比較器IC2A的④、⑤腳,在輸出端②腳會產(chǎn)生脈沖,主控芯片對此脈沖計數(shù),若脈沖數(shù)大于9個認為未放鍋;若小于5個則認為已放上鐵質(zhì)鍋具。另外,電流檢測電路也會通過電流的檢測來判斷是否放有符合要求的鍋具。當檢測到電流大于2A時,認為有鍋;否則認為無鍋。
電壓檢測電路
該電路的主要作用是檢測輸入的市電高低。電路由整流二極管D300、D301、電阻R309、R8、R29、R18、電容C29、EC4、三極管Q7構成,如下圖所示。
220V交流電經(jīng)整流二極管全波整流、大電阻降壓之后送到Q7的基極。由于三極管Q7采用共射極輸出,所以當輸入電壓變化時,從發(fā)射極輸出的電壓也會相應變化。該變化的電壓被送到主控芯片與基準電壓進行比較,主控芯片根據(jù)比較結(jié)果發(fā)出相應指令,控制電磁爐的工作狀態(tài),并顯示相應的故障代碼。
浪涌保護及18V欠壓保護電路
浪涌保護電路是針對電壓中的浪涌沖擊而進行的保護。該電路由電阻I<39、R27、R2、R28、R63、R15、電容C23、C30、穩(wěn)壓二極管24、電壓比較器IC<3①、②及④~⑦腳構成,如下圖所示。
保護過程如下:整流模塊的電壓經(jīng)分壓電阻降壓之后送到IC3A的④腳,由于比較器的第⑦、⑥兩腳由穩(wěn)壓管24提供穩(wěn)定的10V參考電壓,因此當④腳的電壓大于⑤腳電壓時,②腳輸出低電平,鉗位二極管D20、D17導通,從而使IGBT停止工作。另外,IGBT的觸發(fā)電壓須在15V以上,否則發(fā)熱會比較嚴重。為了檢測該電壓,在此使用了另外一個電壓比較器IC3B。當⑦腳的電壓小于⑥腳電壓時,①腳也會輸出低電平,使IGBT停IL1二作。
溫度檢測電路
鍋具溫度檢測和IGBT溫度檢測區(qū)別在于:鍋具檢測電路由熱敏電阻RTl(負溫度系數(shù))、R17、R6、電容C5組成;IGBT溫度檢測電路由熱敏電阻TJC3—2A(負溫度系數(shù))、R23、R9、電容C6組成,下如圖所示。
熱敏電阻對取樣點采樣,其阻值的變化使送到主控IC的電壓也隨之變化。主控IC將主控程序的設定位與該電壓進行比較,從而作出相應的動作,控制電磁爐的工作狀態(tài)。
復位電路
復位電路主要是在上電時對電磁爐進行復位。該電路由三極管Q3、R16、R4、R61、C7、穩(wěn)壓管21構成,如下圖所示。
在上電時,由于三極管Q3還沒有導通,集電極送到主控IC的電平為低電平;當三極管導通后,送到主控lC的電平由低電平變?yōu)楦唠娖?,完成對MCU的復位。
電流檢測電路
電路如上圖所示。電流互感器CT300次級線圈感應的電壓經(jīng)過可調(diào)電阻VR1分壓、二極管整流后送到Q5基極,作為檢測鍋具和調(diào)整輸出功率信號。
正常工作時,Q5因沒有偏置電壓而截止;當工作電流過大時,穩(wěn)壓二極管Z6的負極電壓升高,當超過其穩(wěn)壓值時,Z6擊穿,Q5導通,穩(wěn)壓二極管Z2擊穿,從而將功率調(diào)節(jié)信號的幅度穩(wěn)定在2.2V左右,電磁爐的輸出功率降低,電流減少,達到了過流保護的目的。
風扇驅(qū)動電路
風扇是電磁爐散熱的主要器件。風扇驅(qū)動電路由三極管Q1、Q2及電阻R1、R3,鉗位二極管D1等組成,如下圖所示。開機后,MCU的28腳輸出高電平,Q1、Q2導通,散熱風扇運轉(zhuǎn)。
上電保護電路
電路如上圖所示。電磁爐上電時,MCU的27腳輸出高電平至三極管Q6的基極,Q6導通,從而保證電磁爐在待機狀態(tài)下IGBT不工作;開機后,MCU的27腳輸出低電平,Q6截止,不會影響功率控制電路的工作。