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4#
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IGBT驱动电感线圈的主要功能是方波信号。
CPU它是一种微型计算机,俗称单片机。
LM339集成块是比较器。
原理分析
2. 特殊零件简介
2.1.1 LM339集成电路
LM内置4个339翻转电压为6mV当电压比较器输入端电压正向时( 输入端电压高于-放置输入电压)LM339内部控制输出端三极管截止,此时输出端相当于开路; 当电压比较器输入端电压反转时(-输入端电压高于 输入端电压)LM339内控输出端的三极管导通降低了比较器外接入输出端的电压。此时,输出端为0V。
2.1.2 IGBT
绝缘栅双极晶体管(Iusulated Gate Bipolar Transistor)简称IGBT,是一种集BJT大电流密度和MOSFET高压、高速、大功率等电压激励场控型器件的优点。
目前,由不同的材料和工艺制成IGBT,但它们都可以被视为一个MOSFET输入跟随双极晶体管放大的复合结构。
IGBT有三个电极(见上图),分别称为栅极G(又称控制极或门极) ,集电极C(也称漏极) 和发射极E(又称源极) 。
从IGBT从以下特征可以看出,它克服了功率MOSFET高压大电流工作时,导通电阻大,器件发热严重,输出效率下降是致命的缺陷。
IGBT的特点:
1.电流密度高,是的MOSFET的数十倍。
2.输入阻抗高,格栅驱动功率小,驱动电路简单。
3.低导通电阻。给定芯片尺寸和BVceo下,它的导通电阻Rce(on) 不大于MOSFET的Rds(on) 的10%。
4.击穿电压高,安全工作区大,瞬态功率高时不会损坏。
5.开关速度快,关闭时间短,耐压1kV~1.8kV的约1.2us、600V级的约0.2us,约为GTR10%接近功率,接近功率MOSFET,开关频率直达100KHz,开关损耗仅为GTR的30%。
IGBT将场控制装置的优点和优点GTR集成了高速高压半导体功率器件的大电流低导通电阻特性。
目前,458系列根据不同的机种采用不同的规格IGBT,它们的参数如下:
(1) SGW25N120----西门子公司生产,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部无阻尼二极管,应用时必须配备6个A/1200V以上快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上快速恢复二极管(D11)后可代用SKW25N120。
(2) SKW25N120----西门子公司生产,耐压1200V,电流容量25℃时46A,100℃时25A,内部带阻尼二极管IGBT可代用SGW25N120、代用时原配套设施SGW25N120的D快速恢复二极管拆除不安装。
(3) GT40Q321----东芝公司生产,耐压1200V,电流容量25℃时42A,100℃时23A,内部带阻尼二极管IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120,代用SGW25N请在120点将原配套设施放在原来的位置IGBT的D快速恢复二极管拆除不安装。
(4) GT40T101----东芝公司生产,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A,内部没有阻尼二极管,应用时必须配备15个A/1500V以上快速恢复二极管(D11)使用,该IGBT配套6A/1200V以上快速恢复二极管(D11)后可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321,配套15A/1500V以上快速恢复二极管(D11)后可代用GT40T301。
(5) GT40T301----东芝公司生产,耐压1500V,电流容量25℃时80A,100℃时40A,内部带阻尼二极管IGBT可代用SGW25N120、SKW25N120、GT40Q321、 GT40T101,代用SGW25N120和GT40T请在101点将原配套设施放在一起IGBT的D快速恢复二极管拆除不安装。
(6) GT60M303 ----东芝公司生产,耐压900V,电流容量25℃时120A,100℃时60A,内带阻尼二极管。
2.2 电路方框图
2. 主回路原理分析
时间t1~t当开关脉冲加到2时Q1的G极时,Q饱和导通,电流i1从电源流过L1.由于线圈感抗不允许电流突变.所以在t1~t2时间i随线性上升,在t2时脉冲结束,Q1.截止日期也是由于感抗,i1不能马上变0,所以向C3充电,产生充电电流i2,在t3时间,C3充满电荷,电流变0,此时,L所有1的磁场能量都转化为C3.电场能量在电容两端左负右正,达到峰值电压。Q1的CE极间电压实际上是逆程脉冲峰压 电源电压,在t3~t4时间,C3通过L1放电完毕,i3达到最大值,电容器两端的电压消失,然后电容器中的所有电能换为L由于感抗作用,1中的磁能,i3不能马上变0,所以L1两端电动势反转,即L1两端电位左正右负,阻尼管D11的存在,C3不能继续反向充电,而是经过反向充电C2、D回流,形成电流i4,在t4时,第二个脉冲开始到来,但此时,Q1的UE为正,UC为负,处于反偏状态,因此Q不能导通,等待i4减小到0,L1中的磁能放完,即到达t5时Q第二次导通次导通,产生i5以后又重复i1~i四个过程,所以在L一是产生和开关脉冲f(20KHz~30KHz)交流电流相同。t4~t5的i4是阻尼管D11导通电流,
在高频电流的电流周期中,t2~t3的i二是线盘磁能对电容C3充电电流,t3~t4的i3.逆程脉冲峰压通过L1放电电流,t4~t5的i4是L当两端电动势反转时,由于D11的存在令C3不能继续反向充电,但经过后C2、D11回流形成的阻尼电流,Q1的导通电流实际上是i1。
Q1的VCE电压变化:静态时,UC整流后输入电源的直流电源,t1~t2,Q1饱和导通,UC接近地电位,t4~t5,阻尼管D11导通,UC负压(电压为阻尼二极管的顺向压降),t2~t4,也就是LC半个自由振荡周期,UC峰值电压出现在上面t3时UC达到最大值。
上述分析证实了两个问题:一是在高频电流周期中,只有i1是电源供给L能量,所以i1的大小决定了加热功率的大小,脉冲宽度越大,t1~t2的时间越长,i1越大,反之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲宽度;二是LC自由振荡的半周期时间是峰值电压的时间,也是Q1的截止时间也是开关脉冲没有到达的时间。这种时间关系不能错位。如果峰值脉冲没有消失,而开关脉冲提前到达,就会有很大的导通电流Q因此,开关脉冲的前沿必须与峰值脉冲的后沿同步。
2.4 振荡电路
(1) 当G点有Vi输入时、V7 OFF时(V7=0V),V5等于D12与D13的顺向压降,当V6
(2) 当V6>V5时,V7转态为OFF,V5亦降至D12与D13的顺向压降,和V6则由C5经R54、D29放电。
(3) V6放电至小于V5时,重复(1) 形成振荡。
“G点输入电压越高,V7处于ON电磁炉的加热功率越长,反之亦然。
2.5 IGBT激励电路
振荡电路的输出幅度约为4.1V脉冲信号,该电压不能直接控制IGBT(Q1)饱和导通和截止,因此信号必须通过激励电路放大。该电路的工作过程如下:
(1) V8 OFF时(V8=0V),V8<V9,V10为高,Q8和Q3&NBSP;&NBSP;
(2) V8 ON时(V8=4.1V),V8>V9,V10为低,Q8和Q3截止、Q9和Q10导通,22V通过R71、Q10加至Q1的G极,Q1导通。
2.6 PWM脉宽调节电路
CPU输出PWM脉冲到由R6、C33、R由16组成的积分电路,PWM脉冲宽度越宽,C33电压越高,C20的电压也上升到振荡电路(G点)控制电压C20的升高和升高,而G点输入电压越高,V7处于ON电磁炉的加热功率越长,反之亦然。
“CPU通过控制PWM脉冲的宽度和窄度,控制到振荡电路G加热功率控制电压,控制电压IGBT导通时间的长短控制了加热功率的大小。
2.同步电路
R78、R51分压产生V3,R74 R75、R52分压产生V4.在高频电流周期中,t2~t4时间 (图1)C三端电压为左负右正,因此V3V5,V7 OFF(V7=0V),振荡没有输出,没有开关脉冲Q1的G极,保证了Q1在t2~t时间不会导通,在t4~t6时间,C电容两端电压消失,V3>V4,V5上升,振荡有输出,有开关脉冲Q1的G极端。上述动作过程保证了加入Q1 G极端开关脉冲前沿及Q1上产生的VCE脉冲后沿同步。
2.8 加热开关控制
(1)不加热时,CPU 19脚输出低电平(同时停止13脚)PWM输出),D18导通,将V8拉低,另V9>V8,使IGBT停止输出激励电路,IGBT停止,停止加热。
(2)开始加热时,CPU 19脚输出高电平,D18截止日期,13脚开始间隔
2.9 VAC检测电路
AC220V由D1、D2整流脉动直流电压通过R79、R55分压、C32平滑后的直流电压被送入CPU,根据监测电压的变化,CPU会自动制作各种动作指令:
(1) 确定输入电源电压是否在充许范围内,否则停止加热并报告信息(祥见故障代码表)。
(2) 配合电流检测电路,VCE电路反馈信息,判断是否放入合适的锅中,并做出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试验过程一节)。
(3) 配合电流检测电路反馈信息和方波电路监测电源频率信息,调节PWM脉宽保持输出功率稳定。
220电源输入标准V±1V电压,无接线盘(L1)测试CPU第七脚电压,标准为1.95V±0.06V”。
2.10 电流检测电路
电流互感器CT二次测得的AC电压,经D20~D桥式整流电路整流由23组成,C31平滑,直流电压送至CPU,电压越高,输入电源的电流越大,CPU根据监测电压的变化,自动制定各种动作指令:
(1) 配合VAC检测电路、VCE电路反馈信息,判断是否放入合适的锅中,并做出相应的动作指令(祥见加热开关控制及试验过程一节)。
(2) 配合VAC检测电路反馈信息和方波电路监测的电源频率信息,调节PWM脉宽保持输出功率稳定。
2.11 VCE检测电路
将IGBT(Q1)集电极上的脉冲电压通过R76 R77、R53分压送至Q6基极在发射极上获得取样电压,反射Q1 VCE输入电压变化的信息CPU,CPU根据监测电压的变化,自动制定各种动作指令:
(1) 配合VAC检测电路和电流检测电路反馈的信息,确定是否放入合适的锅中,并做出相应的动作指令(祥见加热开关控制和测试过程)。
(2) 根据VCE取样电压值,自动调整PWM脉宽,抑制VCE脉冲幅度不高于11000V(本值适用于耐压1200V的IGBT,耐压1500V的IGBT抑制值为1300V)。
(3) 当其他原因导致时VCE脉冲高于1150V(此值适用于12000耐压V的IGBT,耐压1500V的IGBT此值为1400V),CPU立即发出停止加热指令(祥见故障代码表)。
2.12 浪涌电压监测电路
当电源电压正常时,V14>V15,V16 ON(V16约4.7V),D17截止日期,振荡电路可以输出振荡脉冲信号。当电源突然输入浪涌电压时,电压通过C耦合,再经过R72、R57分压取样,取样电压通过D28另V15升高,结果V15>V14另 IC2C比较器翻转,V16 OFF(V16=0V),D17瞬时导通,振荡电路输出的振荡脉冲电压V拉低,电磁炉暂停加热,同时,CPU监测到V16 OFF在浪涌电压过后,立即发出暂停加热指令,V16由OFF转为ON时,CPU再次发出加热指令。
2.13 过零检测
当正弦波电源电压处于上下半周时,由D1、D2和整流桥DB桥式整流电路由生的脉动直流电压由两个输入端对地的两个二极管组成R73、R维持14分压电压Q11导通,Q11集电极电压变0,当正弦波电源电压过零时,Q由于基极电压消失,集电极电压立即升高,集电极形成与电源过零点同步的方波信号,CPU通过监控信号的变化,做出相应的动作指令。
2. 锅底温度监测电路
加热锅底部的温度通过微晶玻璃板传递到靠近玻璃板底部的负温度系数热敏电阻。电阻值的变化间接反映了加热锅的温度变化度/电阻值见热敏电阻温度分度表)、热敏电阻和R58分压点的电压变化实际上反映了热敏电阻值的变化,即加热锅的温度变化,CPU通过监测电压的变化,制定相应的动作指令:
(1) 定温功能时,控制加热指令,加热物体的温度在指定范围内恒定。
(2) 锅温高于220℃立即停止加热,并报告信息(祥见故障代码表)。
(3) 锅空烧时,立即停止加热,并报告信息(祥见故障代码表)。
(4) 当热敏电阻开路或短路时,发出不启动指令,并报告相关信息(祥见故障代码表)。
2.15 IGBT 温度监测电路
IGBT热敏电阻产生的温度通过散热器传递到附近的负温度系数TH,电阻值的变化间接反映IGBT温度变化(温度/阻值见热敏电阻温度分度表)、热敏电阻和R59分压点的电压变化实际上反映了热敏电阻值的变化,即IGBT温度变化,CPU通过监测电压的变化,制定相应的动作指令:
(1) IGBT结温高于85℃时,调整PWM的输出,令IGBT结温≤85℃。
(2) 当IGBT由于某种原因(如散热系统故障),结温高于95℃立即停止加热,并报告信息(祥见故障代码表)。
(3) 热敏电阻TH开路或短路时,发出不启动指令,并报告相关信息(祥见故障代码表)。
(4) 关机时如IGBT温度>50℃,CPU发出风扇继续运行的指令,直到温度<50℃(如果温度继续运行超过4分钟,温度仍然保持在4分钟以上>50℃,风扇停止转动;风扇延时运行时,按一次关机键关闭风扇)。
(5) 电磁炉刚启动时,测量环境温度时,<0℃,CPU调用低温监测模式加热1分钟,1分钟后调用正常监测模式,防止电路部件因低温偏离标准值而损坏电路参数。
2.16 散热系统
将IGBT及整流器DB靠近散热器,散热器上的热量和线盘由风扇通过电磁炉进出口形成的气流运行L工作时产生的热、加热锅辐射到电磁炉内的热排出电磁炉外。
CPU当发出风扇操作指令时,15脚输出高电平,电压通过R5送至Q5基极,Q5饱和导通,VCC电流流过风扇,Q5到地面,风扇运行; CPU发出风机停止指令时,15脚输出低电平,Q截止日期,风扇停止转动,因为没有电流流过。
2.17 主电源
AC220V 50/60Hz电源通过保险丝FUSE,再通过由CY1、CY2、C1、共模线圈L由1组成的滤波电路(针对)EMC设置传导问题,祥见注解),然后通过电流互感器到桥式整流器DB,脉动直流电压通过扼流线圈提供给主回路;AC1、AC两端电压除了送到辅助电源外,还通过印刷印刷PCB板上的保险线P.F.送至D1、D脉动直流电压用于检测整流。
注: 由于中国大陆目前还没有提出强制性电磁兼容性(EMC)认证,基于成本原因,大部分内销产品不会CY1、CY2装上,L用跳线代替,但基本不影响电磁炉的使用性能。
2.18辅助电源
AC220V 50/60Hz电压接入变压器初级线圈,次级两绕组分别产生13个.5V和23V交流电压。
13.5V交流电压由D3~D由6组成的桥式整流电路整流,C37滤波,在C37上获得的直流电压VCC除供应散热风扇外,还通过IC1三端稳压IC稳压、C38滤波,产生 5V使用电压供控制电路。
23V交流电压由D7~D由10组成的桥式整流电路整流C34滤波后,通过Q4、R7、ZD1、C35、C串联稳压滤波电路由36组成,产生 22V电压供IC2和IGBT使用激励电路。
2.19 报警电路
当电磁炉发出报告声时,CPU14脚输出范围为5V、频率3.8KHz脉冲信号电压至蜂鸣器ZD,令ZD发出报告声。
故障维修
458系列必须有许多类型和复杂的功能,但不同类型的主控电路原理相同,区别只是零件参数和CPU程序是不同的。电路的主要由8位4位组成K由内存单片机组成,外围线路简单,零件少,具有故障报警功能,电路可靠性高,维护方便。根据故障报警指示,大部分相关单元电路可以轻松解决
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⑽ 修理电磁炉的地方
电磁炉最好选择厂家的保修单位,一般说明书中有记载;其次,内部电器在街上维修,但技术容量不好说,维修后的结果也不好说;问他(她)有没有修电磁炉,提前问清楚,维修后至少可以用多久(也就是保修期).