電磁爐的工作原理與維修

1、電磁爐工作原理與故障分析講座主講人：徐向華臨清工業(yè)學(xué)校臨清殘聯(lián)順芯科 商用電磁爐機芯 / wenku1 電磁爐又稱電磁灶，分為工頻（低頻）和高頻兩種。其中，工頻電磁爐工作簡單可靠，但躁聲大，熱效率低，應(yīng)用較少。 一般家庭使用的電磁爐是指高頻電磁爐，利用電磁感應(yīng)原理將電能轉(zhuǎn)換為熱能的工作原理。由整流電路將50/60Hz的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓（AC-DC-AC、交流-直流-交流），再經(jīng)過控制電路將直流電壓轉(zhuǎn)換成頻率為2035KHz的高頻電壓，高速變化的電流流過線圈產(chǎn)生高速變化的磁場，當磁場內(nèi)的磁力線通過金屬器皿底部金屬體內(nèi)產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使器皿本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱器皿內(nèi)的東西，達到用戶

2、使用的結(jié)果。如下圖 電磁感應(yīng)加熱的基本過程，至少需要整流單元、功率開關(guān)管、功率開關(guān)管驅(qū)動控制單元、加熱線圈單元及鍋具等部件。電磁爐是運用高頻電磁感應(yīng)原理加熱。它將市電整流濾波后得到的脈動直流轉(zhuǎn)換為高頻電流，通過加熱線圈建立高頻磁場，磁力線經(jīng)線圈與金屬器皿底部構(gòu)成的磁回路穿透爐面作用于鍋底，利用小電阻大電流的短路熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，在鍋底形成渦流而發(fā)熱，起到加熱器皿中的食物的作用。 一般來講,器皿一般是用鋼質(zhì)、鐵質(zhì)材料來加熱，鋁、銅由于表面電阻率太小，而不易被加熱，陶瓷、木等又由于表面電阻率太大，使產(chǎn)生電流太小，所以也不易被加熱。 高頻電磁灶一般為厚度小于80mm的薄形臺式結(jié)構(gòu)。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如

3、右，主要由灶面板、加熱線圈、印制電路板、大功率輸出管及散熱器、排氣扇等組成。 電磁爐整機零件一般包括如下：1、陶瓷板： 又叫微晶玻璃板，位于電磁爐頂部，用于鍋具的墊放，具有足夠機械強度，耐酸堿腐蝕，耐高低溫沖擊。2、上 蓋： 用耐溫塑料制成，作為電器的外保護殼。3、面 膜： 用塑料薄膜制成，用于功能顯示及按鍵操作指示。4、燈 板： 又叫顯示控制板，位于殼內(nèi)，進行功能顯示及功能按鍵操作。5、爐面?zhèn)鞲衅鹘M件：位于殼內(nèi)，嵌在發(fā)熱盤的中間，用橡膠頭或其它方式頂住陶瓷板，用于控制爐面鍋具的溫度。6、加熱線盤：位于殼內(nèi)，主工作器件，發(fā)射磁力 線，自身也會發(fā)熱。7、主控板：又叫電源板、主板，位于殼內(nèi)，作為電

4、轉(zhuǎn)換的控制的主工作部分。8、電源線及線卡：連接市電與電磁爐，提供電源通道。9、電風扇：位于殼內(nèi)，通過吸風將爐內(nèi)熱量帶出殼外，起降溫作用。10、下蓋： 用耐溫塑料制成，作為電器的下保護殼，及支撐內(nèi)部器件及鍋具作用。 電磁爐主板原理方框圖如下主板分成10大部分： 1、主回路的主諧振電路分析 2、IGBT驅(qū)動電路分析：(推挽式電路，高電平 驅(qū)動有效) 3、電流取樣電路 4、干擾保護電路 5、電壓AD取樣電路 6、同步電路和壓控/自激電路 7、反壓保護與PWM控制電路 8、爐面?zhèn)鞲衅髋cIGBT熱敏電阻取樣電路 9、風扇控制電路 10、開關(guān)電源電路主回路的主諧振電路 電磁感應(yīng)加熱的基本過程，至少需要整流

5、單元、功率開關(guān)管、功率開關(guān)管驅(qū)動控制單元、加熱線圈單元及鍋具等部件，運用高頻電磁感應(yīng)原理加熱，將市電整流濾波后得到的脈動直流轉(zhuǎn)換為高頻電流，通過加熱線圈建立高頻磁場，磁力線經(jīng)線圈與金屬器皿底部構(gòu)成的磁回路穿透爐面作用于鍋底，利用小電阻大電流的短路熱效應(yīng)產(chǎn)生熱量，在鍋底形成渦流而發(fā)熱，起到加熱器皿中的食物的作用。 顯示板分成3大部分： 1、顯示控制部分 2、蜂鳴器驅(qū)動電路 3、微電腦主控芯片IC 電路圖如下電磁爐顯示板原理圖整體框圖一般電路故障檢修流程第1條：上電無任何反映第2條：上電顯示正常，有檢鍋信號，放上鍋具檢到鍋不工作。第3條：顯示正常、開機只有檢鍋聲，不工作。第4條：顯示正常，開機后“

6、無鍋報警聲正常”放上鍋具后，能工作，但功率出現(xiàn)間隙加熱，由小變大，反復(fù)跳變第5條：正常顯示，開機后功率上不來第6條：風扇不轉(zhuǎn)第7條：一上電就炸保險管，IGBT、整流橋。第8條：無顯示、按鍵無反應(yīng)第9條：功率偏低，與額定功率偏差過大，或功率跳功頻繁。上電無反映檢查保險管是否燒斷或虛焊、整流橋是否不正常Y換保險管、整流橋NY查5V、18V電壓正常否查顯示板連接線是否接好或接觸不良，芯片電源腳是否有5V電壓，把線接好或者需要更換芯片檢查D1、D2整流二極管是否擊穿。R50電阻有沒有變值高頻變壓器初次級是否有斷路、異樣。開關(guān)電源部分器件有沒有虛焊，脫焊。更換變壓器、重新把虛焊，脫焊加錫后面電路有短路或

7、者器件把電壓拉低斷開所有18V連接的電路，和5V后面的電路，測是否電壓正常OKNNNY完成改換器件電源線或插座是否接觸良？插好電源線NYN顯示正常，開機有檢鍋信號放鍋后不檢鍋，也不加熱，判定中斷出問題斷開D17、D18二極管，是否問題解決芯片外上拉電阻沒接好，或芯片已損壞換上拉電阻或芯片接回D17、D18，再斷開電流浪涌的LM339的6腳(負端)的RJ25上接電阻。及電壓保護的R54電阻，是否能工作LM339的1腳瓷片電容C19有漏電，或R19電阻沒有接好，更換即好。接回R54電阻，是否能工作電壓保護電路出問題，測量并更換電阻，電容接回6腳的上拉電阻RJ25，測量LM339正負端的電阻是否有變

8、阻，（這里的電阻一般不會有問題），更換正端接地的瓷片電容，（有漏電，可能性最大）NYNYNY完成LM339壞更改LM339上電顯示正常，有檢鍋信號，放上鍋具檢到鍋不工作。 開機不工作，一直在檢鍋線盤是否接好？按好線盤同步接LM339電壓8腳(負端)比9(正端)腳電壓低0.2v0.4v之間接線盤兩端電阻有問題推挽電路壞？檢查推挽電路是否有問題LM339壞？換LM339完成YNNNNYY顯示正常、開機只有檢鍋聲，不工作。 開機后有功率輸出，但間隙加熱檢查電流檢測電路是否有問題檢查電壓檢測電路是否有問題查電流取樣器件或電流互感器檢查電壓取樣電路器件YN完成Y顯示正常，開機后“無鍋報警聲正?！狈派襄伨?/p>

9、后，能工作，但功率出現(xiàn)間隙加熱，由小變大，反復(fù)跳變。顯示正常，開機后功率上不來工作一段時間后，是否進入超溫保護，或過不了一會溫升奇高電流取樣電路有問題，電阻變值，瓷片有問題，鉗位二極管D13出問題同步電容C18、C20出問題，最大可能是C20有問題完成正常顯示，開機后功率上不來風扇不轉(zhuǎn)風扇插座是否插好風扇插座插好風扇電機是否損壞換風扇風扇是否有接上18V檢查風扇與18V之間的連線風扇驅(qū)動電路是否正常在檢查電路時具體電路作具休的分析檢測芯片控制端口是否有高電平輸出(5V)檢查是否連接是否斷開，或芯片壞完成YNYNYNYNYN風扇不轉(zhuǎn)上電炸機測量整流橋和IGBT是否有壞最好串上60W的白織燈在電源

10、輸入端，觀查是微亮還是很亮很亮，像正常把燈接到電源上面IGBT導(dǎo)通，驅(qū)動電路有問題查驅(qū)動電路及同步這個環(huán)節(jié)，先從驅(qū)動電路查起更改保險管，整流橋，IGBT完成去燈泡，可以正常上電YNYNYN一上電就炸保險管，IGBT、整流橋。 上電無顯示，按鍵無反應(yīng)電源線、電源板與顯示板的連接線是否插好？接好各個連接線再上電進入芯片5V電源是否正常檢查5V電源電路數(shù)碼管或LED燈是否壞？驅(qū)動三極管是否壞？顯示板74LS164是否壞單片機損壞？換數(shù)碼管，LED燈換三極管換74LS164換單片機完成顯示正常后按鍵還是無反應(yīng)更換按鍵按鍵是否損壞或頂死YNYYYYYYNNNNNN無顯示、按鍵無反應(yīng)。功率偏低鍋具是否符合

11、要求？變形？放正？更換鍋具/放正鍋具電流/電壓檢測電路壞？PWM電路正常？同步電路是否正常？檢查反壓電路是否正常？檢查取樣電路檢查PWM電路器件檢查同步電路電壓檢查反壓電路LM339的輸出電壓完成YNNNNYYYY功率偏低，與額定功率偏差過大，或功率跳功頻繁。 電磁爐常見異常故障分析之“葵花寶典”1：電磁爐在加熱3060分鐘功率就會下降50100W! 電磁爐電路有沒有PWM自動調(diào)節(jié)功率？若沒有功率一定會下降！ 若有PWM自動調(diào)節(jié)功率還存在功率下降?？赡艽嬖谝韵聨c問題： （1）線圈盤表面離鍋底太遠導(dǎo)致PWM調(diào)滿了。 （2）IGBT高壓峰值壓得太低，或加熱后取樣電阻阻值發(fā)生變化。 （3）線圈盤Q

12、值太低。2：電磁爐IGBT振蕩頻率與L,C有關(guān)以外,還和哪幾個因素有關(guān)?還有鍋具材質(zhì)及鍋具距線盤的高度！還有其它因素嗎?鍋具離線圈盤最好為多高?11mm （10.5mm11.5mm之間）3：電磁爐一工作就發(fā)出吱吱的振蕩聲是怎么回事？可能有以下幾種情況： 1、振蕩頻率過低， 例如使用430材料鍋或鍋底特薄都會引起，1）：注一般情況下如430鍋具加熱時其頻率低于20KHz2）：鍋具的材質(zhì)經(jīng)過長時間的使用產(chǎn)生變異3）：LC配合參數(shù)有些偏移A、線盤的磁芯斷裂B、線盤Q值偏低C、繞線與PBT支架粘貼不牢2、220V整流濾波電容（5uF）的容量過小。 3、調(diào)制脈寬電平不穩(wěn)定。 4、同步跟蹤電路有問題，可能

13、使振蕩不同步。 5、布板不合理也會引起。6、用線型變壓器作電源變壓器的材質(zhì)變異7、風扇葉片開裂、斷裂。風扇驅(qū)動電路元件變質(zhì)現(xiàn)的電磁爐技術(shù)發(fā)展比以前較成熟多了，但是有的廠家這種問題以極少數(shù)部分依然存在。4：電磁爐對鍋具的檢測是怎樣進行的?一般檢測電流和脈沖個數(shù)。所謂檢測電流就是讓IGBT工作一段時間，一般取數(shù)十mS，互感器便感應(yīng)出電壓來，在無鍋情況下，線圈盤能量消耗小，故互感器感應(yīng)出電壓也?。挥绣仌r線圈盤能量消耗大，故互感器感器消耗能量也大，互感器感應(yīng)出電壓也大，通能判斷互感器感應(yīng)的電壓大小就可以知道有沒有鍋。 所謂檢測脈搏沖個數(shù)，就是讓IGBT工作一個數(shù)個uS，（即一個脈沖），線圈盤就和諧振電

14、容發(fā)生振蕩，無鍋時振蕩時間長，有鍋時線圈盤能量很快消耗完，故振蕩也快，然后再能過取樣判斷振蕩的長短來決定有沒有鍋。5：電磁爐上電后燒IGBT。 一上電就燒，還是開機幾秒鐘燒，兩者原因完全不同。A、一開機就燒是什么原因？查同步跟蹤電路部分。是這部分出了問題致使不同步故燒了。查查電阻是否變質(zhì)，同步電壓是否異常，正確是正端比負端高0.2V以上B、一上電就燒是什么原因？上電燒一般是驅(qū)動IGBT電路輸出個高電平，才把它燒壞。排除這樣的故障一般是順藤摸瓜啦！C、工作一段時間后被干掉是怎么回事?首先看是否IGBT過熱未能保護引起,再看干擾保護是否太遲鈍引起6：電磁爐可以加熱，但速度很慢，加熱一段時間后就發(fā)出

15、嘀嘀的報警聲。而且IGBT發(fā)熱異常，這是什么故障？驅(qū)動波形不正常，占空比過小，造成IGBT非零壓時開關(guān)，從而發(fā)熱嚴重。 建議掛示波器看看波形一般是什么因素會導(dǎo)致波形異常。出廠前廠家一定是做過檢測，到市面上的一般是器件變值、老化影響。7：IGBT工作在1800W其工作頻率為多大?導(dǎo)通時間為多少?線圈盤電感量為多大?振蕩電容為多少?溫度為多高才合適?.電磁爐最佳工作頻率在20-30KHz范圍內(nèi),IGBT性能現(xiàn)在已經(jīng)最高達到150KHz(硬開關(guān))以上,和MOSFET基本相當.通常;IGBT溫度控制在85度左右.壽命控制在10年以上(比較保守)短期結(jié)溫控制在110度.線盤電感量現(xiàn)在各個廠家做的最多是1

16、10UH125uH之間，配用0.27uF/1200V、0.3uF/1200V、0.33uF/1200V諧振電容幾個參數(shù)，功率最大做到2100W，極少數(shù)做到2200W! 據(jù)單管實驗、配430鍋，做2000W時，鍋放正中間，IGBT工作在25KHz時，溫度由殼內(nèi)的通道、風量及散熱片大小決定，導(dǎo)通時間約為23uS。占空比為1/2。 在相同的條件下，但在28KHz時工作溫度為85度至90度！(即諧振電路越小，頻率越高) 8：電磁爐線圈盤用的磁條，如何判斷其好壞？主要是材料的質(zhì)量! 雖然材料的質(zhì)量和產(chǎn)生的頻率沒有什么影響,但是在一定的情況下會直接影響到頻率的高低,會產(chǎn)生不穩(wěn)定的頻率,很簡單的例子:劣質(zhì)的

17、電磁路的噪音很大的因素與它有關(guān).若給你兩塊：一塊是好的。一塊是差的，你是如何判斷呢？使用什么儀器測量呢？可以測試它的磁導(dǎo)率,主要還是外觀的檢測.因為,磁快燒結(jié)后,材質(zhì)輕微的好壞對磁導(dǎo)率的影響不是很大,但是價格相差很大,差的都是好的篩選下來不用的,國內(nèi)的大都是這樣的，好的表面光滑,顆粒細致均勻,差的相反! 測試磁導(dǎo)率的市場有的賣的。 9：電磁爐不加熱從哪入手排除故障？從以下一步一步試試:1、干擾原因造成。查查干擾電路是否有異常2、上電延時保護電路故障：3、電源回路故障4、電流檢測電路故障5、IGBT驅(qū)動電路故障6、檢鍋電路10：,電磁爐通電按面板鍵無任何反應(yīng)？如何排除?1、上電時是否顯示燈有指示

18、。如果有，面板按鍵是否有問題、芯片管腳壞還是輔助芯片壞（74HC164損壞）2、上電時無任何反映，保險絲、整流橋、IGBT、壓敏電阻等是否損壞，若IGBT、整流橋損壞則更換；檢查傳感器、散熱器、線盤及其端子等之間是否有打火痕跡，機器內(nèi)部是否進過水. 3、檢測連接排線等接插件是否不良,再檢查各組電源5V，18V是否正常；如不正常，開關(guān)電源損壞。11：電磁爐晚間生產(chǎn)時，功率會壓死，調(diào)可調(diào)電阻也調(diào)不上來，但一到白天，又好了，咋回事呢！功率壓死跟很多因素有關(guān)，先看看鍋具是否那種特別差的，430材質(zhì)的要比304的低，再看反壓電路上電阻是否變值，或反壓值設(shè)計得太低；或線盤表面距離陶瓷表面太遠？另一方面也要注意，可能晚上電網(wǎng)上干擾比較嚴重，引起反壓波形上尖峰毛刺的出現(xiàn)，使反壓電路提前動作從而引起功率下降。也可能PWM電路因電阻或設(shè)計原因，使PWM轉(zhuǎn)換電壓余量不夠，當5V又偏低時引起。那間歇加熱現(xiàn)象又跟那些因素有關(guān)呢？ 首先是否存在