示波器可以检测出电磁炉中各关键元器件的信号波形。根据信号波形,维修人员可快速判断出故障范围或部位。在学习使用示波器检修之前,先来了解一下电磁炉的结构和电路信号流程。 一、电磁炉的结构和信号流程。 1.电磁炉的结构。 电磁炉是一种常见的家用电器设备,是一种利用电磁感应原理对铁质锅具进行加热的电热炊具。图4-1为典型电磁炉的整机结构图。从图中可以看出,电磁炉主要是由上盖(含灶台)、底盖、炉盘线圈组件、操作显示电路板、控制电路板、电源供电及功率输出电路板、风扇电动机、电源线等部分组成。 不同品牌电磁炉电路板与主要部件的连接方式和结构也不相同。图4-2为两种不同布局的电磁炉连接方式。
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Q:电磁炉的电路板结构和连接方式不同,那么它们的工作原理相同吗?
A:无论布局结构怎么变化,电磁炉的基本工作原理都是相同的。交流220V电源直接送到电源供电和功率输出电路板中,然后再通过变压器降压后变成低压,再经过整流滤波后变成直流低压为电路中的微处理器、散热风扇、操作显示电路板、炉盘线圈的温度检测器(热敏电阻)提供工作电压。在电源供电及功率输出电路板上,交流220V经过桥式整流堆、滤波电容等处理后,为炉盘线圈及IGBT管(门控管)提供工作电压。
电磁炉工作时,通过操作显示电路板输入人工指令后,经过控制电路板上的微处理器进行指令的识别,然后根据程序对电磁炉中的各个部分进行控制。
2.电磁炉的电路组成。
电磁炉的电路部分主要是由电源供电及功率输出电路、控制电路、操作显示电路构成的。
(1)电源供电和功率输出电路。
图4-3为典型电源供电和功率输出电路的结构图。电源供电和功率输出电路主要由炉盘线圈、IGBT管(门控管)、滤波电容、谐振电容、互感滤波器、扼流圈、过压保护器、熔断器、降压变压器及外围元器件等组成。
电源供电和功率输出电路将市电220V、50Hz的电压整流为+300V的直流电压,为炉盘线圈和ICBT管(门控管)提供工作电压。与此同时,交流220V经降压变压器降压后,再经过整流滤波电路输出直流5V、12V等电压,为控制电路和低压元器件提供所需的工作电压。
(2)控制电路。
电磁炉的控制电路主要是由微处理器控制电路、PWM脉冲信号产生电路及过压、过流、过热检测电路等部分组成的。
图4-4为典型控制电路结构图。该控制电路主要由微处理器(CPU)、蜂鸣器、晶体、双电压比较器LM393、电压比较器LM339、缓冲放大器及晶体管、二极管、电阻、电容等其他器件组成
控制电路通过这些器件实现对电磁炉工作状态的控制,+12V、+5V低压直流电输送到控制电路中,为控制电路提供工作电压。CPU对人工指令控制信号进行处理后,输出控制指令对电磁炉的其他电路进行控制。
(3)操作显示电路。
操作显示电路主要为微处理器输入人工指令,对电磁炉的工作状态进行控制,并通过显示屏或指示灯显示此时电磁炉的工作状态。
图4-5为典型操作显示电路的结构图。该操作显示电路主要由操作按键、数码显像管、指示灯(发光二极管)、数据连接线及外围电路等构成。
不同品牌、不同型号的电磁炉,其操作显示电路板的组成器件也不相同,如图4-6所示,在该电路板中安装有移位寄存器,可对操作显示电路的操作按键和指示灯等进行控制。
操作显示电路通过操作按键输入人工指令,并由数据连接线将人工指令信号输送到控制电路中,经过控制电路处理后对电磁炉进行加热等控制。而控制电路同样通过数据连接线将示信号送入移位寄存器中,通过数码显示管和指示灯显示当前电磁炉的工作状态。
3.电磁炉的信号流程。
电磁炉的信号流程可分为主电路信号流程和检测保护电路信号流程,如图4-7所示。
主电路是电磁炉能够工作的基本电路,为了保护主电路能够安全工作,需要检测保护电路对主电路进行监控。
(1)主电路的信号流程。
市电AC220V进入电磁炉后分为两路:一路经过高压整流滤波电路生成DC+300V电压送入功率输出电路;另一路经过降压和低压整流滤波电路生成多个低压电压,送入MCU智能控制电路及其他电路模块中,使其能够正常工作。
MCU智能控制电路接收操作显示电路送来的人工指令,经过逻辑处理分别送给同步振荡电路和PwM调制电路控制信号,然后由ICBT驱动电路进行放大处理,经放大后的驱动信号送给功率输出电路中的CBT管,使炉盘线圈产生高频振荡电流,炉盘线圈产生交变的磁场,对铁质软磁性炊具进行磁化,在炊具的底部形成许多由磁力线感应出的涡流将电能转化为热能,从而实现对食物的加热,如图4-8所示。
(2)检测保护电路的信号流程。
电磁炉主电路的四周还有多个检测保护电路,可对主电路进行控制。其中,市电AC220V进入电磁炉以后,分别送入电流检测电路、电压检测电路、浪涌保护电路中,经电流检测电路、电压检测电路处理后,将控制信号送入MCU智能控制电路中,而浪涌保护电路送出的控制信号则送入PWM调制电路当中,对振荡信号进行控制。
功率输出电路由温度检测电路、锅质检测电路、IGBT过压保护电路进行控制,经检测到的信号分别送入MCU智能控制电路或PwM调制电路当中,对主电路进行监控、保护。
风扇驱动电路和报警驱动电路也是由MCU智能控制电路进行控制的。
二、在电磁炉检测中示波器的测量部位。
1.电源供电和功率输出电路部分的测量部位。
电磁炉出现不开机或开机后不加热等故障时,说明电源供电和功率输出电路部分出现故障,此时需要依次对熔断器、过压保护器、桥式整流堆、滤波电容、炉盘线圈、IGBT管及降变压器等进行检测。
其中,降压变压器、炉盘线圈、IGBT管可使用示波器检测其信号波形,检测人员可根据信号波形判断出故障范围。图4-9为电源供电和功率输出电路的检测部位及波形。
使用示波器探头接触降压变压器的外壳,可感应出降压变压器的脉冲信号波形。使用探笔靠近炉盘线圈,可感应出炉盘线圈的脉冲信号波形。使用探笔接触IGBT管的外壳,可感应出IGBT管的脉冲信号波形;将探笔搭在IGBT管的栅极(G极)上,可检测出IGBT管的栅极驱动信号波形。
专家提醒：
如果使用示波器检测电路中的准确信号波形,必须使用隔离变压器为电磁炉供电。
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Q:一般检测电磁炉应选择什么规格的隔离变压器?
A:隔离变压器的功率应大于1500W。
2.控制电路部分的测量部位。
电磁炉出现的多数故障都是由控制电路内的元器件损坏造成的,如图4-10所示。控制电路主要由微处理器和各种检测芯片组成。对于该电路的检测主要是围绕微处理器、电压比较器及两者的外围元器件进行的。
其中,微处理器的②、③脚可检测出晶振信号波形;脚可检测出启动信号波形；(20)脚可检测出检锅信号波形;(21)脚可检测出蜂鸣器控制信号波形;(24)脚可检测出PWM驱动信号波形,如图4-11所示。
电压比较器的②脚可检测出PWM调制信号波形;④脚可检测出锯齿波信号波形;⑥脚可检测出过压保护信号波形;⑧脚可检测出炉盘线圈300V电压侧取样信号波形;⑨脚可检测出1CBt管侧取样信号波形;(11)脚可检测出电流检测取样信号波形;(13)脚可检测出电流检测输出电压信号波形;(14)脚可检测出同步振荡输出信号波形,如图4-12所示。
3.操作显示电路的测量部位。
电磁炉出现操作按键失灵、指示灯不亮、显像管显示异常等故障,可能是由于操作显示电路出现故障引起的。图4-13为操作显示电路的检测部位及波形。
该电路主要是由移位寄存器、数码显像管和操作按键等部分构成的。由微处理器电路送来的数据信号和时钟信号送到移位寄存器中(A和B),经移位寄存器输出8路数据信号(Q0~Q7)、再分别送到发光二极管显示电路及数码管显示电路(a~g),同时微处理器对Q201-Q204进行控制,从而实现正常的显示功能。
其中,移位寄存器的①、②脚可检测到数据信号波形;③~⑥脚可检测出输出显示信号波形;⑧脚可检测出时钟信号波形;(10)~(13)脚可检测出输出显示信号波形。
数码显像管的②、⑦、⑧脚和①、③、④、⑤、⑥、⑨、⑩脚可以检测出不同的驱动信号波形。
