前言:电磁炉的基本原理是将交流市电先整流成直流电,再通过电子电路逆变成20kHz~50kHz的高频交流电,输入至加热线圈形成高频交变磁场,其磁力线在通过锅底时产生涡流,将电能转化成焦耳热。电磁炉大体是由电源电路、驱动信号发生与信号放大电路、输出控制电路、功率输出电路、检测与温度控制电路、保护电路及音响报警电路等组成。本文以百合花牌DCL-1电磁炉为例,具体介绍其工作原理及故障检修方法。 


一、原理介绍

1、电源电路 
        插头插入市电插座后,220V电压一路经电源开关K1、保险管S1加至全桥D1的交流输入端,整流后获得约300V直流电压经电感线圈L1、加热线圈L2一端,然后由另一端送至IBGT功率管c极。与此同时,电流监测互感器T2次级输出的约6V交流电压经D18整流,C12滤波后加至四电压比较器IC2(SF339)A的反相输入端⑥脚。市电的另一路经变压器T3降压,D8、D9全桥整流,得到18V电压,经Q9、D5构成的12V稳压电路稳压后,从Q9 e极输出12V,作为控制等电路工作电源。另外,只要接通电源,风扇M便通电旋转,对功率管和整流全桥进行散热。 
2、驱动信号产生及放大电路 

         驱动信号产生电路由自激振荡和脉宽控制电路组成,其功能是产生脉冲电压并加以放大,然后去驱动功率管工作于开关状态。接通电源后,12V电压经R26、R42分压后加至IC1(SF339)(D)的正相输入端。与此同时,12V电压还经R44、R43对C28充电。由于充电需要一段时间,故Ic1(D)⑨脚电压高于⑧脚电压,IC1(D)14脚输出高电平,D10截止。随着充电时间延长,C28两端即IC1(D)⑧脚电压逐渐升高,当高于⑨脚电压时,其14脚由高电平突变成低电平,D10导通,于是C28两端电压经R43、D10、IC1(D)14脚内电路放电使C28两端电压降低,当低于⑨脚电压时14脚重新输出高电平,D10截止,C28放电结束,12V电压又经R44、R43对C28充电……。

         显然,随C28反复充、放电,在Ic1(A)的⑥脚就会形成正极性的锯齿波。与此同时,来自输出控制电路0~5V的控制电压加至IC1(A)的⑦脚。当加至⑦脚电压较低时,其输出端①脚输出的脉冲电压宽度较窄。反之亦然。①脚输出的脉冲驱动电压经R28、C7送至驱动信号放大管Q3的b极。当输入脉冲为高电平时,Q3、Q4导通→Q2导通→Q1、Q5截止→K点呈高电平(K点经保险管S2与功率输出管QM30HC-2H b极相连)。反之,当IC1(A)①脚输出的脉冲为低电平时,以上各管工作状态与上述相反,K点呈低电平。 

3、控制电路 
         输出控制电路的作用是产生一个可变电压去控制驱动脉冲信号的宽度,从而控制功率输出管的导通时间,达到调节电磁炉输出功率的目的。这部分电路主要由四电压比较器IC2(A)、R112、R124、C12、D18等组成。上面已提及互感器T2次级交流输出经D18整流,C12滤波后直流电压加至IC2(A)的反向输入端⑥脚作为基准电压。当调节功率调节电位器R124(粗调)、R112(细调)时,能改变IC2(A)同相输入端⑦脚的电压高低。当⑦脚电压升高时,输出端①脚电压也升高。当⑦脚电压下降时,①脚输出电压亦下降,其①脚输出电压经R53、R52分压.C10滤波后得到一个0~5V范围内直流电压加至IC1(A)的⑦脚,用以控制脉宽调制器的输出脉冲宽度,达到控制电磁炉输出功率(火力)的目的。 
4、功率输出电路 
         功率输出电路的功能是将电能转化为磁场能,最后由锅底材料将磁场能转化为热能,这部分电路主要由功率管、励磁线圈L2、电容C3组成。其工作过程是:当K点呈高电平时,功率管QM30HC-2H导通,300V电源经L1、加热线圈L2、功率管、变压器T1初级到电源负极。与此同时,电源还对电容C3充电。当K点为低电平时,功率管截止,电容C3所存电荷经加热线圈L2向C2充电,这样,就有大小、方向时刻变化的高频电流流过加热线圈L2,使之产生交变磁场,导致它上面的铁质锅底因产生涡流发热,从而进行食物的烹调。 
5、检测电路 

         检测包括灶面锅底检测、输入电压、电流检测等。(1)锅底检测电路由IC1(B)、IC1(C)、Q10、D11和D12等组成,其功能是对加热线圈L2上面放置的是铁质大锅、小锅或厚底锅、薄底锅或非铁锅等进行检测,并及时控制电磁炉的输出功率。其原理是:在电磁炉工作时,从加热线圈L2两端取出电压信号,由插针10-8、10-10经R6、R8送至四电压比较器IC1(B)的⑤、④脚。由于L2两端电压极件、大小时刻变化,即Ic1(B)的⑤、④脚电压极性、大小时刻变化,故输出端②脚输出的是一个正极性的矩形方波,此波经R35、C11、R48微分后,一个矩形方波变成正、负两个尖脉冲。当负尖脉冲加至Q10的b极时,Q10导通,其c极输出一个正脉冲,经R49、R41分压后送至IC1(C)的反相输入端10脚。如果加热线圈L2上面放置的是大锅或厚底锅时,L2两端电压增高,经R35、C11、R48构成的微分电路输出的尖脉冲幅度增大,即Q10导通变深,c极输出正脉冲幅度增大,当超过正相输入端11脚电压时,其输出端13脚输出低电平,D10导通,致使C28充电时间缩短,振荡电路振荡频率升高,功率管在一定时间内导通次数增多,输出功率上升。反之亦然。

         这样,就可确保电磁炉的工作频率和热效率始终处于最佳状态。(2)电压检测与电流检测电路由IC2(B)、IC2(C)、D18、D23、R113等元件构成。当开机后,灶面未放锅时,C3两端电压会达到300V,此电压由插针10-9、经R5、R45、R72、D20、R113上半部分使D23导通,致使IC2(B)反向输入端④脚电压升高,输出端②脚输出低电平,致使保护电路动作,电磁炉不工作(工作原理后述)。附图中R113为锅底最小直径调节电位器,在此直径以下时,电磁炉将视为无负载而停止工作。当某种原因(比如功率管有问题)而使电源供给电磁炉电流增大时,电流互感器T2的次级电压将升高,该电压经插针10-5、10-6输出,由D18整流,C12滤波后加至IC2(A)的⑥脚、IC2(B)的⑤脚的电压均升高。若IC2(A)⑥脚电压大于⑦脚电压时,则Ic2(A)①脚输出低电平,使脉宽调制电路的IC1)⑦脚电压低于⑥脚电压,于是①脚无输出,功率管截止,电磁炉不工作,达到保护目的。 

6、温度控制电路 
         温度控制包括机内、灶面温度控制,这部分电路由IC3(SF324)(A)、IC3(B)、热敏电阻RT1、RT2、温控开关K2和相关发光二极管构成。在常温下伍温度系数热敏电阻RT1的阻值较大,约为100k,高于R74(12k)阻值,IC3(B)⑦脚输出低电平,D16、D12均截止,保护电路不启动,电磁炉正常工作。当机内温度上升(RT1是与功率管QM30HC-2H同装在一块散热片上),RT1阻值减小,当减小至小于R74时,IC3(B)⑦脚输出高电平,D16、D22均导通,使Q12饱和导通,D14相继导通,IC1(A)⑦脚为低电平,使①脚无输出,信号驱动管与功率管均停止工作,电磁炉不工作。当机内温度下降至90℃以下时,电磁炉重新恢复工作。 
         灶面(锅底)温度控制电路由IC3(A)、RT2和K2等组成(K2是三挡灶面温度控制开关,温度分别为85℃、200℃和240℃,分别由LED2、LED3、LED4指示,用于烹调不同食物。LED1为正常工作指示灯)。K2的三挡火力控制实际上是通过K2切换不同触点来改变并联在R108两端的等效电阻来改变IC3(A)③脚对地等效电阻,从而达到温度控制目的。显然,如果R108两端等效电阻越小,IC3(A)正相端③脚电压越低,则设定的烹调温度就相对较高。如果灶面实际温度突破某一设定温度.则埋设在加热线圈L2上面(紧贴锅底)的热敏电阻RT2因温度过高阻值减小,使IC3(A)②脚电压降低,当低于③脚电压时,IC3(A)①脚输出高电平,经R75、D15使Q12、D14相继导通.使IC1(A)⑦脚为低电平,①脚无输出,电磁炉停止工作。 
7、保护电路 
        保护电路包括加热延时保护、电源瞬间开路(或欠压)保护及过流保护。主要由IC2(D)、Q11-Q14、D13、D14、D21、D24、D28等元件构成。 
(1)、加热延时保护 
        正常工作时,IC2(D)反相输入端⑧脚由D24、R88提供2.5V电压,由于正相输入端⑨脚电压高于⑧脚,故14脚输出高电平→D28、D13、Q11-Q13均截止→Q14导通→工作指示灯LED1点亮。在刚开机时,由于Q11 b极所接电容C13及Q13 b极所接电容C19充电需要时间,两端电压不能突然升高,在刚充电时,Q11、Q13 b极电压很低,Q11、Q13导通,c极输出高电平。其中Q11 c极输出的高电平一路经R94,驱动报警电路发出报警声。另一路经R71使Q12导通→D14导通→IC1(A)⑦脚接地→整机停止工作。而Q13 c极输出的高电平使Q14截止,工作指示灯LED1不亮,以防突然加电损坏元件。当C13、C19充电结束后,Q11、Q13截止,工作过程与上述相反,报警声停止,LED1点亮,整机进入正常工作状态。 
    另外,在上述电压检测电路中已提到,当灶面未加负载时或中途提锅时,IC2(B)②脚会输出低电平→IC2(D)⑨脚低电平→IC2(D)14脚输出低电平→D13导通→Q11导通,c极输出高电平→报警电路发出报警声,同时使Q12导通→D14导通→脉宽调制电路Ic1(A)⑦脚接地→整机停止工作。 
这实际上是空载保护。 
    另外,上述的温控电路IC3(A)、IC3(B)输出高电平时曾提及使Q12导通→整机不工作,实际上是过热保护。 
(2)、电源瞬问开路及欠压保护 
         电源正常时,整流后约+300V直流电压由插针10—7输出,经R7、R20分压后使Q6导通→Q7截止→IC1(A)⑦脚高电平→整机正常工作。当电源瞬间开路或欠压时,将会使+300V电压丢失或严重不足,于是Q6截止→Q7导通→IC1(A)⑦脚接地→整机停止工作,达到欠压保护目的。 
(3)、过流保护 
        在电流正常情况下,电流互感器T1次级输出电压较低,由插针10-3、10-4输出,加至R12两端电压较低,经D3整流,C29滤波加至Q8 b极电压较低,Q8截止,整机正常工作。当流过功率管电流过大时,T1次级输出电压升高,经D3整流,C29滤波后电压使Q8导通→IC1(A)⑦脚呈低电平,使IC1(A)①脚输出的脉冲信号宽度很窄,使功率管工作电流下降,达到过流保护目的。 
8、声音报警电路 

        该电路主要以声音形式提示电磁炉不工作是由于某种原因已使保护电路动作。该电路主要由IC3(C)、IC3(D)和Q15~Q17、压电陶瓷片Y等组成。当电磁炉在刚开机或出现过压、欠压、无压、空载、过热、过流等异常情况时,因保护电路启动,会从Q11 c极输出高电平,该电平经R94加至Q16b极,使Q16导通,Q15截止→由IC3(C)、IC3(D)等组成的振荡电路起振,使压电陶瓷片Y发出报警声,直至加至Q16 b极的电平由高电平变为低电平时为止。


二、故障检修方法 
         电磁炉主要故障是不能加热或加热速度慢。下面分别叙述这两种故障的检修方法: 
 1、不能加热 
        不能加热有两种情况:第一种情况是无任何声音(即听不到保护电路动作后的报警声或其他声音,至于因报警电路损坏而听不到报警声的情况比较少见);第二种情况是有保护电路动作后的报警声或其他声响(注:正常的延时保护及灶面未加负载所发出的报警声例外)。 
        对于第一种情况,主要是电源电路发生故障,比如电源插头插座接触不良(因电磁炉最大功率可达2000~3000w),容易使插头氧化,插座金属片因高热失去弹性或保险管熔断而致使电源不能工作。另外,整流全桥(300V、12V)损坏,尤其是12V整流全桥损坏,将会使整个电路失去工作电源,从而导致电磁炉不能工作。因此,出现第一种情况后,首先要检查交流输入电路,然后再检查高、低压整流、滤波电路。 
        对于第二种情况,由于报警电路已发出报警声或听到不正常声响,这说明电磁炉工作电路出现了故障。检修这类故障要确认是哪种故障使保护电路动作。根据上述保护原理,可通过逐一断开它们的信号检测电路来予以确认,其步骤是: 
    (1)、分别查IC3(A)、IC3(B)的输出端①脚、⑦脚是否输出了高电平。假定IC3(A)①脚输山了高电平,则说明锅底温度控制电路出现故障。主要检查K2触点是否因油污而漏电、R108、RT2、C25,R64~R66是否变值。如果均正常,则说明IC3(A)本身损坏,更换即可。如果是IC3(B)⑦脚输出了高电平,则说明是机内温度控制电路出现问题。由于机内温度主要是检测功率管散热片的温度,故在通电后首先要检查电风扇是否运转正常。若不转或转速慢,则要排除电机故障。假定转速正常,就要检查负温度系数热敏电阻RT1是否损坏(即温度下降阻值不增大)。若无问题,就要检查R74、R76-R78、C20、D22等是否正常。若无异常,则说明IC3(B)损坏。 
    (2)、若在上步检查中IC3(A)、IC3(B)输出端是输出的低电平,则可检查Q6是否截止(即Q6 c极电压等于12v)。如果Q6 c极电压是12v,在查得Q6 c、e极未开路、R7未开路或阻值增大的情况下,可进一步检查300V滤波电容c2是否失容、桥堆D1是否正常。若均正常,在未加负载的情况下,如D1整流后的电压明显低于300V,则可确定故障是因欠压而引起保护电路动作所致。 
    (3)、假定上步检查中确认Q6未截止,可再检查Q8是否导通(即Q8 c极电压在1V左右)。若是这样,在Q8未损坏的情况下,可认为故障系过流保护所致,其重点是查功率管QM30HC-2H是否损坏。 
    (4)、若上步检查发现Q8并未导通,可进一步检查IC1(A)正相输入端⑦脚是否为低电平或小于⑥脚电压。若是这样,则应检查R47是否开路,Q12、C16、C10是否击穿,因C16击穿会使IC2(A)①脚输出低电平。假定⑦脚电压高于⑥脚电压而发现输出端①脚为低电平,在确认稳压管D4正常的情况下,可认为是IC1(A)损坏。 
    (5)、如果在上述检查中均未发现异常,可用示波器检查IC1(A)⑥脚有无锯齿波电压。如果没有锯齿波电压,就应对振荡电路元件[包括C28、R26、R42、R44、D10、IC1(D)]进行替换法检查。 
    (6)、如果在上述检查中发现IC1(A)⑥脚有锯齿波电压,可再查Ic1(A)①脚有无脉冲矩形信号输出。如果没有,则是IC1(A)损坏。假定波形正常,不能加热系IC1(A)①脚后面的脉冲信号放大及功率开关电路有元件损坏(即Q1—Q5及其偏置电路、功率开关管或C3等)。 
2、加热速度慢 
         加热速度慢是指将开关K2置于高温挡(比如200℃、240℃)时,实际温度却很低,从而使加热速度慢或加热到一定时候保护电路启动。导致本故障有两种原因:一是温度切换开关K2内部触点接触不良或开路或R108、R66、RT2变值、开路,导致设定温度只能处于最低挡85℃,超过设定温度保护电路会动作:二是功率调节电路有元件损坏,致使功率不能调大。由前述温度设定原理可知:温度的设定是靠改变R108两端等效电阻来实现的。因此,可按下述步骤检查: 
    (1)、监测K2组合开关⑤、⑦脚端子输出电阻,在调高温度挡时,对应电阻应减小。反之亦然。实测最高温度挡输出电阻22k,最低温度挡输出电阻150k。 
    (2)、如果实测电阻≥150k且不变,则说明K2损坏,应予更换。如果检测证实K2正常,则可进一步检查R108、R66、RT2是否阻值变大或开路。 
    (3、)如果上述检查全部正常,就要检查功率调节电路。首先将直流电压表并接在C10两端,再调节R124,看电压表读数能否在0—5V范围内变化。如果电压很低且不能变化,则要检查R124、R112触点是否接触不良或开路。 
    (4)、若R124、R112正常,则可再查R103、R111是否阻值变大;C16是否漏电。 
    (5)、若上步检查正常,可再检查R53(820Ω)阻值是否变大;C10、D21是否漏电。 
        在+B 12V、+300V电压正常的情况下,通过上述检查,通常可以排除故障。 


三、故障检修实例 
    1、不能加热,也无报警声。 
        经查,保险管S1已熔断,这说明电源电路或功率开关电路存在故障。首先查桥堆D1、D8、D9均正常。查电源过压保护压敏电阻R1及抗干扰电容C23及滤波电容C2、C5、C6也未发现异常,但测功率开关管QM30HC-2Hc—e极短路。用IRG4PC50W IGBT管代换后,故障排除。顺便说明:由于功率管工作在大电流、高电压条件下,是电磁炉的易损元件,维修时应注意。 
    2、不能加热,工作指示灯不亮。 
        因工作指示灯不亮,说明温度控制电路有故障。首先测量+B 12V电压正常,机内温控热敏电阻RT1、灶面温度控制热敏电阻RT2均无异常。再测四运放Ic3(SF324)(A)的输出端①脚;Ic3(B)的输出端⑦脚电压,结果发现①脚为0V(正常);⑦脚为11.8V(不正常)。说明IC3(B)的输入端有问题。正常情况下正相输入端⑤脚电压应低于反相输入端⑥脚端电压,实测却相反,这说明有可能是R78阻值变大、C20漏电、RT1阻值减小或R74阻值增大。经查,为R74阻值已增大至300k左右。更换R74后,电磁炉加热恢复正常。 
    3、通电后能加热,但加热速度慢,保护电路未动作。 
        功率调节主要是由IC2(SF339)(A)与外围元件R112、R124、R111、R103、R83、R107、C16、C10、R52等组成,改变IC2(A)⑦脚电压可改变①脚输出电压。该电压经c10滤波后得到0~5V电压加至IC1(SF339)(A)⑦脚,改变⑦脚电压可改变Ic1(A)输出端①脚输出的矩形脉冲宽度,且⑦脚电压越高,①脚的矩形脉冲宽度越大,对应电磁炉输出功率越大。反之亦然。经查,在调节R124时,IC1(A)⑦脚电压始终为1V不变。最后查出是功率调节电位器R124触点与碳膜接触点开路,致使功率处于最小无法调节状态。更换R124后,电磁炉加热速度恢复正常。