1、电磁炉工作原理与故障分析讲座,主讲人：徐向华,临清工业学校临清残联,电磁炉又称电磁灶，分为工频（低频）和高频两种。其中，工频电磁炉工作简单可靠，但躁声大，热效率低，应用较少。一般家庭使用的电磁炉是指高频电磁炉，利用电磁感应原理将电能转换为热能的工作原理。由整流电路将50/60Hz的交流电压转换成直流电压（AC-DC-AC、交流-直流-交流），再经过控制电路将直流电压转换成频率为2035KHz的高频电压，高速变化的电流流过线圈产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过金属器皿底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西，达到用户使用的结果。如下图,电磁感应加热的基本
2、过程，至少需要整流单元、功率开关管、功率开关管驱动控制单元、加热线圈单元及锅具等部件。电磁炉是运用高频电磁感应原理加热。它将市电整流滤波后得到的脉动直流转换为高频电流，通过加热线圈建立高频磁场，磁力线经线圈与金属器皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底，利用小电阻大电流的短路热效应产生热量，在锅底形成涡流而发热，起到加热器皿中的食物的作用。一般来讲,器皿一般是用钢质、铁质材料来加热，铝、铜由于表面电阻率太小，而不易被加热，陶瓷、木等又由于表面电阻率太大，使产生电流太小，所以也不易被加热。,高频电磁灶一般为厚度小于80mm的薄形台式结构。其内部结构示意图如右，主要由灶面板、加热线圈、印制电路板、大
3、功率输出管及散热器、排气扇等组成。,电磁炉整机零件一般包括如下： 1、陶瓷板： 又叫微晶玻璃板，位于电磁炉顶部，用于锅具的垫放，具有足够机械强度，耐酸碱腐蚀，耐高低温冲击。 2、上 盖： 用耐温塑料制成，作为电器的外保护壳。 3、面 膜： 用塑料薄膜制成，用于功能显示及按键操作指示。 4、灯 板： 又叫显示控制板，位于壳内，进行功能显示及功能按键操作。 5、炉面传感器组件：位于壳内，嵌在发热盘的中间，用橡胶头或其它方式顶住陶瓷板，用于控制炉面锅具的温度。,6、加热线盘：位于壳内，主工作器件，发射磁力 线，自身也会发热。 7、主控板：又叫电源板、主板，位于壳内，作为电转换的控制的主工作部分。 8
4、、电源线及线卡：连接市电与电磁炉，提供电源通道。 9、电风扇：位于壳内，通过吸风将炉内热量带出壳外，起降温作用。 10、下盖： 用耐温塑料制成，作为电器的下保护壳，及支撑内部器件及锅具作用。 电磁炉主板原理方框图如下,主板分成10大部分：1、主回路的主谐振电路分析2、IGBT驱动电路分析：(推挽式电路，高电平 驱动有效)3、电流取样电路4、干扰保护电路5、电压AD取样电路6、同步电路和压控/自激电路7、反压保护与PWM控制电路8、炉面传感器与IGBT热敏电阻取样电路9、风扇控制电路10、开关电源电路,主回路的主谐振电路,电磁感应加热的基本过程，至少需要整流单元、功率开关管、功率开关管驱动控制单
5、元、加热线圈单元及锅具等部件，运用高频电磁感应原理加热，将市电整流滤波后得到的脉动直流转换为高频电流，通过加热线圈建立高频磁场，磁力线经线圈与金属器皿底部构成的磁回路穿透炉面作用于锅底，利用小电阻大电流的短路热效应产生热量，在锅底形成涡流而发热，起到加热器皿中的食物的作用。,显示板分成3大部分：1、显示控制部分2、蜂鸣器驱动电路3、微电脑主控芯片IC电路图如下,电磁炉显示板原理图整体框图,一般电路故障检修流程,第1条：上电无任何反映 第2条：上电显示正常，有检锅信号，放上锅具检到锅不工作。 第3条：显示正常、开机只有检锅声，不工作。 第4条：显示正常，开机后“无锅报警声正常”放上锅具后，能工作
6、，但功率出现间隙加热，由小变大，反复跳变 第5条：正常显示，开机后功率上不来 第6条：风扇不转 第7条：一上电就炸保险管，IGBT、整流桥。 第8条：无显示、按键无反应 第9条：功率偏低，与额定功率偏差过大，或功率跳功频繁。,上电显示正常，有检锅信号，放上锅具检到锅不工作。,显示正常、开机只有检锅声，不工作。,显示正常，开机后“无锅报警声正常”放上锅具后，能工作，但功率出现间隙加热，由小变大，反复跳变。,正常显示，开机后功率上不来,风扇不转,一上电就炸保险管，IGBT、整流桥。,无显示、按键无反应。,功率偏低，与额定功率偏差过大，或功率跳功频繁。,电磁炉常见异常故障分析之“葵花宝典” 1：电磁
7、炉在加热3060分钟功率就会下降50100W! 电磁炉电路有没有PWM自动调节功率？若没有功率一定会下降！ 若有PWM自动调节功率还存在功率下降。可能存在以下几点问题： （1）线圈盘表面离锅底太远导致PWM调满了。 （2）IGBT高压峰值压得太低，或加热后取样电阻阻值发生变化。 （3）线圈盘Q值太低。 2：电磁炉IGBT振荡频率与L,C有关以外,还和哪几个因素有关? 还有锅具材质及锅具距线盘的高度！ 还有其它因素吗?锅具离线圈盘最好为多高? 11mm （10.5mm11.5mm之间） 3：电磁炉一工作就发出吱吱的振荡声是怎么回事？ 可能有以下几种情况： 1、振荡频率过低， 例如使用430材料锅
8、或锅底特薄都会引起， 1）：注一般情况下如430锅具加热时其频率低于20KHz 2）：锅具的材质经过长时间的使用产生变异 3）：LC配合参数有些偏移 A、线盘的磁芯断裂 B、线盘Q值偏低 C、绕线与PBT支架粘贴不牢,2、220V整流滤波电容（5uF）的容量过小。 3、调制脉宽电平不稳定。 4、同步跟踪电路有问题，可能使振荡不同步。 5、布板不合理也会引起。 6、用线型变压器作电源变压器的材质变异 7、风扇叶片开裂、断裂。风扇驱动电路元件变质 现的电磁炉技术发展比以前较成熟多了，但是有的厂家这种问题以极少数部分依然存在。 4：电磁炉对锅具的检测是怎样进行的? 一般检测电流和脉冲个数。 所谓检测
9、电流就是让IGBT工作一段时间，一般取数十mS，互感器便感应出电压来，在无锅情况下，线圈盘能量消耗小，故互感器感应出电压也小；有锅时线圈盘能量消耗大，故互感器感器消耗能量也大，互感器感应出电压也大，通能判断互感器感应的电压大小就可以知道有没有锅。 所谓检测脉搏冲个数，就是让IGBT工作一个数个uS，（即一个脉冲），线圈盘就和谐振电容发生振荡，无锅时振荡时间长，有锅时线圈盘能量很快消耗完，故振荡也快，然后再能过取样判断振荡的长短来决定有没有锅。 5：电磁炉上电后烧IGBT。一上电就烧，还是开机几秒钟烧，两者原因完全不同。 A、一开机就烧是什么原因？ 查同步跟踪电路部分。是这部分出了问题致使不同步
10、故烧了。查查电阻是否变质，同步电压是否异常，正确是正端比负端高0.2V以上,B、一上电就烧是什么原因？ 上电烧一般是驱动IGBT电路输出个高电平，才把它烧坏。 排除这样的故障一般是顺藤摸瓜啦！ C、工作一段时间后被干掉是怎么回事? 首先看是否IGBT过热未能保护引起,再看干扰保护是否太迟钝引起 6：电磁炉可以加热，但速度很慢，加热一段时间后就发出嘀嘀的报警声。而且IGBT发热异常，这是什么故障？ 驱动波形不正常，占空比过小，造成IGBT非零压时开关，从而发热严重。 建议挂示波器看看波形 一般是什么因素会导致波形异常。 出厂前厂家一定是做过检测，到市面上的一般是器件变值、老化影响。 7：IGBT
11、工作在1800W其工作频率为多大?导通时间为多少?线圈盘电感量为多大?振荡电容为多少?温度为多高才合适?. 电磁炉最佳工作频率在20-30KHz范围内,IGBT性能现在已经最高达到150KHz(硬开关)以上,和MOSFET基本相当.通常;IGBT温度控制在85度左右.寿命控制在10年以上(比较保守)短期结温控制在110度.线盘电感量现在各个厂家做的最多是110UH125uH之间，配用0.27uF/1200V、0.3uF/1200V、0.33uF/1200V谐振电容几个参数，功率最大做到2100W，极少数做到2200W! 据单管实验、配430锅，做2000W时，锅放正中间，IGBT工作在25KH
12、z时，温度由壳内的通道、风量及散热片大小决定，导通时间约为23uS。占空比为1/2。 在相同的条件下，但在28KHz时工作温度为85度至90度！(即谐振电路越小，频率越高),8：电磁炉线圈盘用的磁条，如何判断其好坏？ 主要是材料的质量! 虽然材料的质量和产生的频率没有什么影响,但是在一定的情况下会直接影响到频率的高低,会产生不稳定的频率,很简单的例子:劣质的电磁路的噪音很大的因素与它有关. 若给你两块：一块是好的。一块是差的，你是如何判断呢？使用什么仪器测量呢？可以测试它的磁导率,主要还是外观的检测.因为,磁快烧结后,材质轻微的好坏对磁导率的影响不是很大,但是价格相差很大,差的都是好的筛选下来
13、不用的,国内的大都是这样的，好的表面光滑,颗粒细致均匀,差的相反! 测试磁导率的市场有的卖的。 9：电磁炉不加热从哪入手排除故障？ 从以下一步一步试试: 1、干扰原因造成。查查干扰电路是否有异常 2、上电延时保护电路故障： 3、电源回路故障 4、电流检测电路故障 5、IGBT驱动电路故障 6、检锅电路,10：,电磁炉通电按面板键无任何反应？如何排除? 1、上电时是否显示灯有指示。如果有，面板按键是否有问题、芯片管脚坏还是辅助芯片坏（74HC164损坏） 2、上电时无任何反映，保险丝、整流桥、IGBT、压敏电阻等是否损坏，若IGBT、整流桥损坏则更换；检查传感器、散热器、线盘及其端子等之间是否有
14、打火痕迹，机器内部是否进过水. 3、检测連接排线等接插件是否不良,再检查各组电源5V，18V是否正常；如不正常，开关电源损坏。 11：电磁炉晚间生产时，功率会压死，调可调电阻也调不上来，但一到白天，又好了，咋回事呢！ 功率压死跟很多因素有关，先看看锅具是否那种特别差的，430材质的要比304的低，再看反压电路上电阻是否变值，或反压值设计得太低；或线盘表面距离陶瓷表面太远？ 另一方面也要注意，可能晚上电网上干扰比较严重，引起反压波形上尖峰毛刺的出现，使反压电路提前动作从而引起功率下降。 也可能PWM电路因电阻或设计原因，使PWM转换电压余量不够，当5V又偏低时引起。,那间歇加热现象又跟那些因素有
15、关呢？首先是否存在过强的电网干扰，在这种情况下属正常的电路保护，再是否在小功率状态下，例如800W以下，这也是正常的工作方式另检查下是否干扰电路出现问题当同步电路异常时也会出现，特别是在使用国产的339，又当使用304锅，线盘距离陶瓷板很近时有时就会出现，这种情况下就要对同步电路进行良好的滤波设计。 那IGBT过热又跟那些因素有关呢？ 首先看使用哪种IGBT，西门子温升最低，再看线盘表面距离陶瓷表面是否太近，往往线盘凸起，陶瓷板凹进会使IGBT温度升高。 另看风道是否太差，包括风扇电压不够引起转速变慢，散热片位置不对，或线盘紧压着散热片。或使用锅具不当，有些锅具会使IGBT温度一路飙升，430
16、要比304要好，且电压越高，功率越低，304的温度会越高，但304复底锅是在220V最大功率档时温度最高,12：电磁炉工作一段时间后，出现间隙加热。首先要看炉子热起来后器件是否受热影响，是停止2S后再启动工作，还是出现不规则的间隙，而且功率只掉一半又上来。 （1）、停止2S后又启动工作，而且停止的时间很有规律，可以判定是出现中断引起的，首先是否存在过强的电网干扰，在这种情况下属正常的电路保护，如果不是，那就是电压干扰或电源干扰信号器件出现问题 （2）、间隙不规则，功率没有完全掉完又回去了。应该是同步和自激电路器件出现问题，先看自激回路波形是否出现变异，同步接LM339两端电压是不是在0.20.4V之间，电阻有没有变阻，电容是否有漏电。,謝謝！,
