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一、产品介绍
47 系列产品是由正妻子集团旗下中山市电子器件科研开发生产厂开发设计的最新一代电滋炉 ,控制面板 有 LED 闪光二极管表明方式、 LED 数码科技表明方式、 LCD 液晶显示屏方式、 VFD 莹光表明方式、 TFT 真彩表明方式机种。实际操作作用有加温火力点调整、全自动控温设置、定时开关机、预定开 / 待机、预设实际操作方式、全自动煮茶、全自动做饭、全自动煮粥、全自动熬汤及煎、炸、烤、火锅店等美食作用机种。额定值加温输出功率有 500W~3400W 的不一样机种 , 输出功率控制范畴为最大功率的 90%, 而且在全工作电压范畴内输出功率全自动匀速运动。 200~240V 机种工作电压应用范畴为 160~260V, 100~120V 机种工作电压应用范畴为 90~135V 。系列产品机种均适用 50 、 60Hz 的工作电压工作频率。应用工作温度为 -23 ℃ ~45 ℃。电机控制作用有炒锅过热维护、炒锅空烧维护、炒锅感应器开 / 过流保护、 2 钟头不功能键 ( 忘钾机 ) 维护、 IGBT 溫度限定、 IGBT 溫度过高维护、超低温自然环境工作模式、 IGBT 测温传感器开 / 过流保护、多少工作电压维护、浪涌电压保护、 VCE 抑止、 VCE 过高维护、过零检验、小玩意检验、炒锅材料检验。
47 系列产品须然机种较多 , 且作用繁杂 , 但不一样的机种其主控芯片电路图讲解一样 , 差别仅仅零件主要参数的差异性及 CPU 程序流程不一样而己。电源电路的各类测控技术关键由一块 8 位 4K 运行内存的单片机设计构成 , 外部路线简易且零件非常少 , 并配有常见故障警报作用 , 故电源电路稳定性高 , 检修非常容易 , 检修时依据常见故障警报标示 , 相匹配维修有关模块电源电路 , 绝大多数均可随便处理。
二、电滋炉原理剖析
1、独特零件介绍
1.1 LM339 电子器件
LM339 内嵌四个旋转工作电压为 6mV 的电压跟随器 , 当电压比较器键入直流电压正方向时 ( 键入直流电压高过 - 入输直流电压 ), 放置 LM339 内控制度导出端三极管截至 , 这时导出端等同于引路 ; 当电压跟随器键入直流电压反方向时 (- 键入直流电压高过 键入直流电压 ), 放置 LM339 内控制度导出端三极管关断 , 将电压比较器外界连接导出端工作电压降低 , 这时导出端为 0V 。
1.2 IGBT
绝缘层双栅极电子管 (Iusulated Gate Bipolar Transistor)通称IGBT,是一种集BJT的大电流强度和MOSFET等工作电压鼓励场控型元器件优势于一体的髙压、快速大电力电子器件。 现阶段有效不一样原材料及制作工艺的 IGBT, 但他们均可被当作是一个MOSFET键入追随一个双极型电子管变大的复合结构。 IGBT有三个电级(见上图), 各自称之为栅压G(也叫操纵极或门极) 、集电结C(亦称漏极) 及发射极E(也称源极) 。 从IGBT的以下特性中可看得出, 它解决了输出功率MOSFET的一个致命性缺点, 便是于髙压大电流量工作中时, 关断电阻器大, 元器件发烫比较严重, 导出高效率降低。
IGBT的特性:
1.电流强度大, 是MOSFET的数十倍。
2.输入电阻高, 栅推动输出功率很小, 光耦电路简易。
3.低关断电阻器。在给出芯片尺寸和BVceo下, 其关断电阻器Rce(on) 不得超过MOSFET的Rds(on) 的10%。
4.击穿电压高, 安全工作区大, 在瞬态功率较高时不容易受毁坏。
5.电源开关速度更快, 关闭时间短速度快,抗压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us, 约为GTR的10%,贴近于输出功率MOSFET, 电源开关工作频率直通100KHz, 开关损耗仅为GTR的30%。
IGBT将场控型元器件的优势与GTR的大电流量低关断电阻器特点集于一体, 是非常好的快速髙压半导体材料电力电子器件。
现阶段 458 系列产品顺应不一样机种采了不同尺寸的 IGBT, 他们的主要参数如下所示 :
(1) SGW25N120---- 西门子公司出品 , 抗压 1200V, 电流量容积 25 ℃ 时 46A,100 ℃ 时 25A, 內部没有减振二极管 , 因此运用时需配套设施 6A/1200V 以上的迅速修复二极管 (D11) 应用 , 该 IGBT 配套设施 10A/1200/1500V 以上的迅速修复二极管 (D11) 后可代用 SKW25N120 。
(2) SKW25N120---- 西门子公司出品 , 抗压 1200V, 电流量容积 25 ℃ 时 46A,100 ℃ 时 25A, 內部带减振二极管 , 该 IGBT 可代用 SGW25N120, 代用时将原配套设施 SGW25N120 的 D11 迅速修复二极管拆卸不安装。
(3) GT40Q321---- 东芝公司出品 , 抗压 1200V, 电流量容积 25 ℃ 时 42A,100 ℃ 时 23A, 內部带减振二极管 , 该 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120, 代用 SGW25N120 时请将原配套设施该 IGBT 的 D11 迅速修复二极管拆卸不安装。
(4) GT40T101---- 东芝公司出品 , 抗压 1500V, 电流量容积 25 ℃ 时 80A,100 ℃ 时 40A, 內部没有减振二极管 , 因此运用时需配套设施 15A/1500V 以上的迅速修复二极管 (D11) 应用 , 该 IGBT 配套设施 6A/1200V 以上的迅速修复二极管 (D11) 后可代用 SGW25N120 、 SKW25N120 、 GT40Q321, 配套设施 15A/1500V 以上的迅速修复二极管 (D11) 后可代用 GT40T301 。
(5) GT40T301---- 东芝公司出品 , 抗压 1500V, 电流量容积 25 ℃ 时 80A,100 ℃ 时 40A, 內部带减振二极管 , 该 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120 、 GT40Q321 、 GT40T101, 代用 SGW25N120 和 GT40T101 时请将原配套设施该 IGBT 的 D11 迅速修复二极管拆卸不安装。
(6) GT60M303 ---- 东芝公司出品 , 抗压 900V, 电流量容积 25 ℃ 时 120A,100 ℃ 时 60A, 內部带减振二极管。
(7) GT40Q323---- 东芝公司出品 , 抗压 1200V, 电流量容积 25 ℃ 时 40A,100 ℃ 时 20A, 內部带减振二极管 , 该 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120, 代用 SGW25N120 时请将原配套设施该 IGBT 的 D11 迅速修复二极管拆卸不安装。
(8) FGA25N120---- 英国仙童公司出品 , 抗压 1200V, 电流量容积 25 ℃ 时 42A,100 ℃ 时 23A, 內部带减振二极管 , 该 IGBT 可代用 SGW25N120 、 SKW25N120, 代用 SGW25N120 时请将原配套设施该 IGBT 的 D11 迅速修复二极管拆卸不安装。
2.2 电源电路程序框图
2.3 主控制回路基本原理剖析
時间 t1~t2 时当电源开关单脉冲加至 IGBTQ1 的 G 极时 , IGBTQ1 饱和状态关断 , 电流量 i1 从开关电源穿过 L1, 因为电磁线圈感抗不允许电流量基因突变 . 因此在 t1~t2 時间 i1 随线形升高 , 在 t2 时单脉冲完毕 , IGBTQ1 截至 , 一样因为感抗功效 ,i1 不可以马上基因突变 0, 因此向 C3 电池充电 , 造成电流 i2, 在 t3 時间 ,C3 正电荷充斥着 , 电流量变 0, 这时 L1 的电磁场动能所有变为 C3 的静电场动能 , 在电容器两边发生左负右正 , 力度做到最高值工作电压 , 在 IGBTQ1 的 CE 极间发生的工作电压具体为逆程单脉冲峰压 电源电压 , 在 t3~t4 時间 ,C3 根据 L1 充放电结束 ,i3 做到最高值 , 电容器两直流电压消退 , 这时电容器中的电磁能又所有转换为 L1 中的磁能 , 因感抗功效 ,i3 不可以马上基因突变 0, 因此 L1 两边感应电动势反方向 , 即 L1 两边电位差左正右负 , 因为 IGBT 內部阻尼管的存有 ,C3 不可以再次反向充电 , 反而是通过 C2 、 IGBT 阻尼管流回 , 产生电流 i4, 在 t4 時间 , 第二个脉冲逐渐来临 , 但这时 IGBTQ1 的 UE 为正 ,UC 为负 , 处在反偏情况 , 因此 IGBTQ1 不可以导通 , 待 i4 减少到 0,L1 中的磁能排完 , 即到 t5 时 IGBTQ1 才逐渐第二次导通 , 造成 i5 之后又反复 i1~i4 全过程 , 因而在 L1 上就造成了和电源开关脉冲 f(20KHz~30KHz) 同样的沟通交流电流。 t4~t5 的 i4 是 IGBT 內部阻尼管的导通
电流 , 在高频率电流一个电流周期时间里 ,t2~t3 的 i2 是线盘磁能对电容器 C3 的电池充电电流 ,t3~t4 的 i3 是逆程脉冲峰压根据 L1 充放电的电流 ,t4~t5 的 i4 是 L1 两边感应电动势反方向时 , 因的存有令 C3 不可以再次反向充电 , 而通过 C2 、 IGBT 阻尼管流回所建立的阻尼电流 ,IGBTQ1 的导通电流事实上是 i1 。
IGBTQ1 的 VCE 工作电压转变 : 在静态数据时 ,UC 为键入开关电源通过整流器后的直流稳压电源 ,t1~t2,IGBTQ1 饱和状态导通 ,UC 贴近地电位差 ,t4~t5, IGBT 阻尼管导通 ,UC 为空气压力 ( 工作电压为阻尼二极管的正向损耗 ),t2~t4, 也就是 LC 自由振荡的大半个周期时间 ,UC 上发生峰值工作电压 , 在 t3 时 UC 做到最高值。
以上剖析确认2个问题 : 一是在高频率电流的一个周期时间里 , 仅有 i1 是开关电源提供 L 的动能 , 因此 i1 的高低就决策加温输出功率的尺寸 , 与此同时脉冲总宽越大 ,t1~t2 的时间段就越长 ,i1 就越大 , 相反也是 , 因此要调整加温输出功率 , 只要调整脉冲的总宽 ; 二是 LC 自由振荡的半周期是发生峰值工作电压的時间 , 也是 IGBTQ1 的截止时间 , 也是电源开关脉冲沒有抵达的時间 , 这一時间关联是不可以移位的 , 如峰值脉冲都还没消退 , 而电源开关脉冲己提早来临 , 便会发生挺大的导通电流使 IGBTQ1 烧毁 , 因而务必使电源开关脉冲的前沿性与峰值脉冲后沿同样步。
2.4 谐振电路
(1) 当 PWM 点有 Vi 键入时、 V7 OFF 时 (V7=0V), V5 相当于 D6 的正向损耗 , 而当 V5
(3) V5 放电至低于 V6 时 , 又反复 (1) 产生震荡。
“ G 点键入的工作电压越高 , V7 处在 ON 的时间段越长 , 电滋炉的加温电压越大 , 相反越小”。
2.5 IGBT 鼓励电源电路
谐振电路导出力度约 4.1V 的脉冲数据信号 , 此工作电压不可以立即操纵 IGBT 的饱和状态导通及截至 , 因此务必根据鼓励电源电路将数据信号变大才行 , 该电源电路工作中流程如下所示 :
(1) V8 OFF 时 (V8=0V),V8
2.6 PWM 占空比管控电源电路
CPU 导出 PWM 脉冲到由 R30 、 C27 、 R31 构成的积分电路 , PWM 脉冲总宽越宽 ,C28 的工作电压越高 ,C29 的电流也跟随上升 , 送至谐振电路 (G 点 ) 的操纵工作电压伴随着 C29 的增高而上升 , 而 G 点键入的工作电压越高 , V7 处在 ON 的时间段越长 , 电滋炉的加温电压越大 , 相反越小。
“ CPU 根据操纵 PWM 脉冲的宽与窄 , 控制送至谐振电路 G 的加温输出功率操纵工作电压，操纵了 IGBT 导通時间的长度 , 結果操纵了加温输出功率的尺寸”。
2.7 同歩电源电路
电压经电子整流器整流器、过滤后的 310V 直流电源，由 R15 R14 、 R16 分压造成 V3,R1 R17 、 R28 分压产生 V4, 在高频率电流的一个周期时间里 , 在 t2~t4 時间 ( 图 1), 因为 C14 两直流电压为上负下正 , 因此 V3
2.8 加温电源开关操纵
(1) 当不加温时 ,CPU 17 脚导出低电频 ( 与此同时 CPU 10 脚也终止 PWM 导出 ), D7 导通 , 将 LM339 9 工作电压降低 , 震荡终止 , 使 IGBT 鼓励电源电路终止导出 ,IGBT 截至 , 则加温终止。
逐渐加温时 , CPU 17 脚导出高电平 ,D7 截至 , 与此同时 CPU 10 脚逐渐间距导出 PWM 测试数据信号 , 与此同时 CPU 根据剖析电流检验电源电路和 VAC 检验电源电路意见反馈的电源信息内容、 VCE 检验电源电路意见反馈的工作电压波型转变状况 , 分辨是不是己放进合适的炒锅 , 假如分辨己放进合适的炒锅 ,CPU10 脚变为导出一切正常的 PWM 数据信号 , 电滋炉进到一切正常加温情况 , 假如电流检验电源电路、 VAC 及 VCE 电路意见反馈的信息内容 , 不满足条件 ,CPU 会判断为所放进的炒锅不符合
(2) 或无锅 , 则再次导出 PWM 测试数据信号 , 与此同时传出标示无锅的报知信息内容 ( 见常见故障编码表 ), 如 30 秒左右内仍不满足条件 , 则待机。
2.9 VAC 检验电源电路
AC220V 由 D17 、 D18 整流器的脉冲直流电压根据 R40 过流保护再通过， C33 、 R39 C32 构成的π型过滤器开展过滤后的工作电压，经 R38 分压后的直流电压，送进 CPU 6 , 依据检测该工作电压的转变 ,CPU 会全自动做出各种各样姿势命令。
(1) 辨别键入的电源电压能否在允许范畴内 , 不然终止加温 , 并报知信息内容 ( 见常见故障编码表 ) 。
(2) 相互配合电流检验电源电路、 VCE 电路意见反馈的信息内容 , 辨别是不是己放进合适的炒锅 , 做出对应的操作命令 ( 见加温电源开关操纵及测试全过程一节 ) 。
(3) 相互配合电流检验电源电路意见反馈的数据及波形电源电路检测的开关电源工作频率信息内容 , 管控 PWM 的占空比 , 令功率长期保持。
“开关电源键入规范 220V ± 1V 工作电压 , 不布线盘 (L1) 检测 CPU 第 6 脚电压 , 规范为 2.65V ± 0.06V ”。
2.10 电流量检验电路
电压互感器 CT1 二次测出的 AC 电压 , 经 D1~D4 构成的桥式整流电路整流器、 R12 、 R13 分压， C11 过滤 , 所获取的直流电电压送至 CPU 5 脚 , 该电压越高 , 表明开关电源键入的电流量越大 , CPU 依据检测该电压的变化 , 全自动做出各种各样姿势命令 :
(1) 相互配合 VAC 检验电路、 VCE 电路意见反馈的信息 , 辨别是不是己放进合适的炒锅 , 做出对应的操作命令 ( 见加温电源开关操纵及测试全过程一节 ) 。
(2) 相互配合 VAC 检验电路意见反馈的信息及波形电路检测的开关电源工作频率信息 , 管控 PWM 的占空比 , 令功率长期保持。
2.11 VCE 检验电路
将 IGBT(Q1) 集电结上的单脉冲电压根据 R1 R17 、 R28 分压 R29 过流保护后，送至 LM339 6 脚 , 在 6 脚底得到其抽样电压 , 此反影了 IGBT 的 VCE 电压变化的信息送进 LM339, LM339 依据检测该电压的变化 , 全自动做出电压较为而决策是不是工作中。
(1) 相互配合 VAC 检验电路、电流量检验电路意见反馈的信息 , 辨别是不是己放进合适的炒锅 , 做出对应的操作命令 ( 见加温电源开关操纵及测试全过程一节 ) 。
(2) 依据 VCE 抽样电压值 , 全自动调节 PWM 占空比 , 抑止 VCE 脉冲幅度不高过 1050V( 此值适用抗压 1200V 的 IGBT, 耐压 1500V 的 IGBT 抑止数值 1300V) 。
(3) 当测出其他缘故导致 VCE 单脉冲高过 1150V 时 (( 此值适用抗压 1200V 的 IGBT, 耐压 1500V 的 IGBT 此数值 1400V), LM339 马上停止工作 ( 见常见故障编码表 ) 。
2.12 浪涌保护器电压检测电路
当正弦波形开关电源电压处在左右半周期时 , 由 D17 、 D18 和整流管 DB 内部交流两键入端对地的2个二极管构成的桥式整流电路造成的脉冲直流电电压，当开关电源忽然有浪涌保护器电压键入时 , 此电压根据 R41 、 C34 藕合 , 再通过 R42 分压， R44 过流保护 C35 过滤后的电压，操纵 Q5 的基极，基极其 高电平时 , 电压 Q5 基极 ,Q5 饱和状态关断 ,CPU 17 的脉冲信号根据 Q5 至地 ,PWM 终止导出，远程服务器停止工作 ; 当 浪涌保护器单脉冲之后 , Q5 的基极其 低电频 ,Q5 截至 , CPU 17 的脉冲信号根据 Q5 至地 , CPU 再再次传出加温命令。
2.13 过零检验
当正弦波形开关电源电压处在左右半周期时 , 由 D17 、 D18 和整流管 DB 内部交流两键入端对地的2个二极管构成的桥式整流电路造成的脉冲直流电电压根据 R40 过流保护再通过， C33 、 R39 C32 构成的π型过滤器开展过滤后的电压，经 R38 分压后的电压，在 CPU 6 则产生了与开关电源过零点同样步的波形数据信号 ,CPU 根据检测该表现的变化 , 做出对应的操作命令。
2.14 底锅温度检测电路
加温炒锅底端的温度通过陶瓷材料板传至紧靠玻璃底的负温度指数热敏电阻 , 该限流电阻电阻值的变化间接性反影了加温炒锅的温度变化 ( 温度 / 电阻值祥见热敏电阻温度测量范围表 ), 热敏电阻与 R4 分压点的电压变化实际上反影了热敏电阻电阻值的变化 , 即加温炒锅的温度变化 , CPU 8 脚根据检测该电压的变化 , 做出对应的操作命令 :
(1) 定温作用时 , 操纵加温命令 , 另被加温物件温度匀速运动在特定范畴内。
(2) 当炒锅温度高过 270 ℃ 时 , 加温马上终止 , 并报知信息 ( 见常见故障编码表 ) 。
(3) 当炒锅空烧时 , 加温马上终止 , 并报知信息 ( 见常见故障编码表 ) 。
(4) 当热敏电阻引路或短路故障时 , 传出不运行命令 , 并报知有关的信息 ( 见常见故障编码表 ) 。
2.15 IGBT 温度检测电路
IGBT 造成的温度通过散热器传到紧靠其上的负温度指数热敏电阻 TH, 该限流电阻电阻值的变化间接性反影了 IGBT 的温度变化 ( 温度 / 电阻值祥见热敏电阻温度测量范围表 ), 热敏电阻与 R8 分压点的电压变化实际上反影了热敏电阻电阻值的变化 , 即 IGBT 的温度变化 , CPU 根据检测该电压的变化 , 做出对应的操作命令 :
(1) IGBT 结温高过 90 ℃ 时 , 调节 PWM 的导出 , 令 IGBT 结温 ≤ 90 ℃ 。 当 IGBT 结温因为某缘故 ( 例如排热系统异常 ) 而高过 95 ℃ 时 , 加温马上终止 , 并报知信息 。
(2) 当热敏电阻 TH 引路或短路故障时 , 传出不运行命令 , 并报知有关的信息 。
(3) 关闭设备如 IGBT 温度 >50 ℃ ,CPU 传出风机再次运行命令 , 直到温度 < 50 ℃ ( 再次运行超出 30 秒左右如 温度仍 >50 ℃ , 风机转停 ; 风机延迟运行期内 , 按 1 次关机键 , 可关掉风机 ) 。
(4) 电滋炉刚运作时 , 当测出自然环境温度 <0 ℃ ,CPU 读取超低温检测方式加温 1 分鐘 ,30 秒左右后再改用一切正常检测方式 , 避免电路零件因超低温偏移指标值导致电路主要参数更改而毁坏 电滋炉。
2.16 排热系统软件
将 IGBT 及电子整流器 BG 紧靠于散热器上 , 运用风机运行根据电滋炉进、通风口产生的气旋将散热器上的热及线盘 L1 等零件工作中时发生的热、加温炒锅辐射源进电滋炉内的热排出来电滋炉外。
CPU 15 脚传出风机运行命令时 , 15 脚导出高电平 , 电压根据 R27 送至 Q3 基极 ,Q3 饱和状态关断 ,VCC 电流量穿过风机、 Q3 至地 , 风扇运行 ; CPU 传出风机转停命令时 , 15 脚导出低电频 ,Q3 截至 , 风机因沒有电流量穿过而转停。
2.17 主开关电源
AC220V 50/60Hz 电源经熔断丝 FUSE, 再根据由 RZ 、 C1 、共模电磁线圈 L1 构成的过滤电路 ( 对于 EMC 传输问题而设定 , 祥见注释 ), 再根据电压互感器至桥式整流器 BG, 造成的脉冲直流电电压根据扼流线圈给予给主 控制回路应用 ;AC1 、 AC2 两边电压除送往协助开关电源应用外 , 此外还根据印于 PCB 板上的商业保险线 P.F. 送至 D1 、 D2 整流器获得脉冲直流电电压作检验主要用途。
注释 : 因为中国内地现阶段并没有明确提出电滋炉须作强制电磁兼容测试 (EMC) 验证 , 根据成本费缘故 , 内销商品绝大多数沒有将 CY1 、 CY2 装上 ,L1 用漏线替代 , 但一般不危害电滋炉性能指标。
2.18 协助开关电源
AC220V 50/60Hz 电压连接变电器原线圈 , 次级线圈两绕阻各自造成 2.2V 、 12V 和 18V 交流电压。
12V 交流电压由 D19~D22 构成的桥式整流电路整流器、 C37 滤波 , 在 C37 上得到的直流电电压 VCC 除提供风扇应用外 , 还经过 V8 三端稳压 IC 稳压、 C38 滤波 , 造成 5V 电压供控制回路应用。
18V 交流电压由 D15 构成的半起伏桥式整流电路整流器、 C26 滤波后 , 再根据由 Q9 、 R33 、 DW9 、 C27 、 C28 构成的串连型稳压滤波电源电路 , 造成 18V 电压供 IC2 和 IGBT 鼓励电源电路应用。
2.19 报警电路
电滋炉传出报知声响时 ,CPU1 脚导出力度为 5V 、工作频率 4KHz 的差分信号电压至无源蜂鸣器 BZ1, 令 BZ1 传出报知声响。
