美的SH2147型電磁爐電路分析與檢修

美的SH2147型電磁爐是2007年較暢銷的一款經濟電磁爐，其 大功率為2100W，且待機功耗小，并具有多項一鍵智能控制烹飪方式，因操作簡單，故頗受用戶喜歡。
一、 電路概述
該機電路采用了美的05標準板電路，具有較強的代表性，與該機電路相同的有SP2115,SP203,EH201,EP201,SP2112,EP1910,SY191等近兩年的大部分產品。該電路同早期（2005年前）的非標準板電路相比，主要更改的地方有：
1． 供電方式由變壓器方式改用開關電源；
2． 單片機安裝在顯示板上；
3． 增大同步信號檢測電路分壓電阻阻值發降低分壓電阻承受的高壓；
4． 統一了主板關于電流、電壓、溫度檢測電路的器件參數。該機主板實物如圖1所示；與顯示板的接口CN1各腳功能見表1。
圖1
表1主板與顯示板接口CN1各腳功能

二、 單元電路分析
該機主板電路主要由以下單元電路組成：主電源回路、LC振蕩電壓保護電路、PWM脈寬調控電路、IGBT管驅動電路、浪涌保護電路、電流檢測、電壓檢測、電源供電電路、蜂鳴器報警電路、鍋具溫度檢測電路、IGBT管溫度檢測電路、風扇驅動電路，其組成框圖如圖2所示。

1． 市電輸入電路
該電路由EMC（電磁兼容）防護電路和整流濾波電路組成，如圖3所示。EMC防護電路的作用上濾波除市電中的高頻干擾，并防止雷電或其他強電損壞后級電路，同時抑制電磁爐工作時對市電的電磁輻射。C3為諧波吸收電容，CNR1為過壓保護壓敏電阻，當輸入電壓過高時，其阻值大輻下降，流過CNR1的電流陡增，保險管熔斷，從而起到過壓保護作用。
全橋DB1、電感L1及電容C4將輸入的市電變換成平滑的直流電，由整機工作電流較大，故對DB1、C4要求較高。一般來說，功率小于2000W的電磁爐應通常選用 大電流不小于15A的全橋；功率大于2000W的電磁爐通常選用 大電流為25A的全橋。圖3中的C3、C4應選用MKP-X2型電容，不能換用普通電容。
2． LC振蕩電路
LC振蕩電路又稱主回路，其作用是讓加熱線圈L與電容C5諧振，產生20kHz~30kHz的高頻電磁波。
參圖3，電磁爐正常工作時，IGBT管工作在開關狀態。當IGBT管導通時，+300V電壓給L充電，電能轉化成電磁能并儲存在L中；當IGBT管截止時，L向C5充電，隨后C又經L放電，如此反復形成諧振，其諧振頻率由L及C5的值決定，通常為20kHz~30kHz。當高頻電磁波穿過鐵質鍋底時，在鍋底產生強大的渦流，鍋底迅速發熱，從而達到加熱食物的目的。
提示：C5為易損元件，代換時應選用同容量MKPH型電容，否則易造成IGBT管損壞。
圖3

 3． 同步及振蕩電路
該機同步及振蕩電路運算放大器U2B、C6等元件組成，如圖4所示。 在IGBT管截止期間，由于L與C5諧振，IGBT管c會出現諧振峰值電壓，U2B 7腳電壓高于6腳電壓，U2B 1腳內部三極管截止，輸出高電平；當IGBT管導通時，L儲能，U2B 6腳電壓高于7腳電壓，U2B 1腳內部三極管飽和導通，+18V電壓經R28給C6充電，在U2B  10腳形成鋸齒波，與U2D 11腳送來的功率電平比較，然后從13腳送到IGBT管驅動脈沖。
U2B 1腳輸出的同步脈沖還經R27送往單片機的PAN端，作為鍋具檢測信號。如果爐面上放有材質符合要求的鍋具，由于諧振時的能量被鍋具吸收，則諧振時間短，脈沖個數少，否則脈沖個數多，單片機便可根據PAN端輸入的脈沖個數來判定爐面上是否放有鍋具。
另外，在啟動加熱時，單片機PAN端輸出檢鍋脈沖，作為起振信號。
4． IGBT管高壓保護電路
IGBT管高壓保護電路又稱為IGBT管Vce檢測電路，其作用是防止IGBT管因c極電壓過高而損壞。該電路由電壓比較器U2C、R13、R18~R20等元件組成，如圖5所示。
圖5。
+5V經R21、R20分壓后給U2C 9腳提供參考電壓，約為3.6V。若IGBT管c極電壓升高，當8腳電壓高于9腳電壓時，U2C  14腳輸出低電平，輸往PWM脈寬調整電路U2D  11腳的功率電平被拉低，則U2D  13腳無IGBT管驅動脈沖輸出，IGBT管停止工作，從而起到高壓保護的作用。
5． PWM脈寬調控電路
該電路是將單片機輸出的功率電平與同步振蕩電路送來的鋸齒波信號比較，輸出對應功率的IGBT管驅動方波信號。
圖6

 
如圖6所示，調節功率時，單片機PWM端輸出相應占空比的方波信號（即PWM信號），經R23、EC5平滑成直流電平（即功率電平）送往電壓比較器U2D 11腳。與10腳輸入的鋸齒波信號進行比較，若功率電平越高，則U2D 13腳輸出的驅動脈沖占空比就越大，即電磁爐的加熱功率越大，反之則越低。
6． IGBT管驅動電路
IGBT管是一種電壓激勵場控型高壓、高速大功率器件，導通時需在G極與地間加上十幾伏的電壓才能可靠地導通，截止時需為G極提供放電回路。該機IGBT管驅動電路如圖7所示，當U2D 13腳輸出高電平時，Q3導通，Q4截止，+18V電壓經Q3的c-e結及R35、R37流向IGBT管G極，IGBT導通；當U2D 13腳輸出低電平時，Q3截止，Q4導通，IGBT管G極中儲存的電荷R37及Q4的e-c結放電，為IGBT管的再次導通作好準備。
圖7

 
7． 浪涌保護電路
為防止市電電壓驟然升高損壞電磁爐，故設有浪涌保護電路。如圖8所示，
 

電壓比較器U2A 4腳通過電阻R44直接與+5V相連，用為基準電壓。正常時，U2A 5腳電壓（約4.1V）低于4腳電壓，11腳輸出低電平，Q6截止，不影響U2D 13腳輸出的驅動信號；若市電驟升時，其浪涌電壓經R40、C15、R41、D19送至U2A 5腳，5腳電壓高于4腳電壓，則2腳輸高電平，Q6飽和導通，IGBT管截止，以防止IGBT管過壓損壞。
8． 電流檢測電路
該電路是對電磁爐的工人電流進行實時監測，以便進行功率調節，并防止功率過大而損壞元器件。
如圖9所示，電磁爐工作時，電流互感器CT1次級線圈感應的電壓先經R9、VR1降壓，再由D11~D14整流、EC2濾波形成電流檢測信號，送往單片機的CURRENT（電流檢測）端。
圖9
 
提示：功率調節電位器VR1對整機性能影響較大，大可隨意調節，否則易損壞IGBT管。
9． 電壓檢測電路
該電路實時對市電進行檢測，若市電過高或過低，單片機均發出停機指令，以防止電路元件件（尤其是IGBT管）過壓或在欠壓狀態大電流工作而損壞。
如圖10所示，AC220V市電先經D9、D10全波整流后，由R6、R8、分壓，EC1濾波，得到電壓檢測信號，送往單片機的VIN端，與內部設定的基準電壓相比較，若過高或過低，單片機均發出停機指令，并顯示相應的故障代碼或發出提示音。待市電電壓正常后，即可自行恢復正常。通常，電磁爐的市電允許范圍為AC160V~AC250V。
圖10
 
10．溫度檢測電路
電磁爐中的溫度檢測電路分為爐面及IGBT管溫度檢測兩種。本機爐面溫度檢測電路由負溫度系數熱敏電阻及R1、R2、C2組成；IGBT管溫度檢測電路由負溫度系數熱敏電阻及R3、C1組成，如圖11所示。
圖11
 
溫度升高時，熱敏電阻阻值減小，則R2或R3兩端電壓上升，即送給單片機TMAIN端或TIGBT端的電壓升高，反之電壓下降。單片機此與芯片內部預設值比較，從機時發出相應動作指令，以保證整機正常安全工作。
11．風扇驅動電路
由于電磁爐工作時，IGBT管及整流全橋會發出大量的熱量，為保證電磁爐安全可靠地工作，特增設風扇強制散熱。如圖12所示，開機后單片機FAN端輸出高電平，Q1飽和導通，負扇動轉。D15為鉗位二極管，防止風扇電機線圈產生的感應電壓過高損壞Q1。
圖12
 
12．加熱開/關控制電路
在電磁爐的單片機端中均設有一個開/關功能輸出端，以控制電磁爐是否進入加熱狀態。
本機加熱開/關控制電路如圖13所示，其單片機控制端口標注為I-EN（IGBT-EN的縮寫，常稱為IGBT管使能端）。開機時，單片機I-EN端輸出高電平，Q5導通，其c極為低電平，則Q5截止、Q6導通，IGBT管驅動信號被Q6旁路到地，IGBT管不工作。
提示：開機后，電磁爐要進入加熱狀態，不僅要求單片機I-EN端輸出高電平開機信號，還要求各保護電路未進入保護狀態。
圖13。
 
13．電源電路
該機電源電路采用開關電源單芯片VIPer12A（U92），如圖14所示。接通電源后，+300V電壓經開關變壓器的初級繞組加到U92的5~8腳（內部開關管漏極），在內部高壓電流電路的作用下給4腳（供電端）外接電容EC95充電，當EC95兩端電壓達到14.5V，芯片內部電路工作，開關變壓器次級輸出相應電壓。
該電源穩壓電路由U92 3腳（反饋輸入端）內部控制電路及外接的穩壓管Z90的穩壓作用，U92  3腳電壓隨之升高，在芯片內部的脈寬調整電路的作用下，開關脈沖占空比減小，即開關管在一個周期的導通時間縮短，輸出電壓下降。若+18V電壓降低，其控制過程與上述相反。
圖14
 
三、 常見故障維修流程
1． 保險絲燒斷
保險絲燒斷的故障原因很多，且不可更換保險絲后貿然試機，應按圖15所示進行先期檢查，再通過燈泡判斷電路是否仍存在故障，只有在上述檢查正常的前提下，才可換上保險管試機。
圖15
 
2． 顯示正常，能檢鍋但不加熱
該故障應主要檢查功率驅動電路及同步振蕩電路，其檢修流程如圖16所示。
圖16
 
3． 風扇不轉
風扇不轉故障檢修相對簡單，主要檢查其電機及驅動電路，其檢修流程如圖17所示。
圖17
 
4． 功率偏低
此故障的具體表現為功率偏低或功率頻繁變化。此故障涉及的電路主要有電流檢測及功率調節電路，具體檢修流程如圖18所示。
圖18
 
5． 檢不到鍋
顯示正常，開機后有無鍋報警聲，但入上符合要求的鍋具后，仍發出無鍋報警音。該故障應主要檢查電流、電壓檢測電路，其檢修流如圖19所示。
圖19
 
6． 操作無反應
此故障的檢查部位主要在面板電路上，其檢修流程如圖20所示。
圖20
 
7． 顯示故障代碼
采用美的05標準板的電磁爐，其故障代碼顯示不盡相同，有的顯示代碼“EX”，有的顯示“E：OX”，有的為“火力”閃爍，各代碼的具體檢修流程如圖21~24所示。
圖21---24。
 







說明：1.顯示E4（或E：04，或火力閃爍）的檢測驗方法同“E1”；
2．顯示E5（或E：05，或火力2、1燈閃爍）的檢測方法同“E2”。
3．顯示E6（或E：06，或火力3燈閃爍）的檢測方法同“E3”；
4．顯示E8（或E：08，或火力4燈閃爍）的檢測方法同“E7”。