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学修电磁多功能泡茶炉 - 维修帮手 - 博趣-《无线电》杂志官方网站-通俗实用·专业科普

2011-02-18  金味佳
学修电磁多功能泡茶炉(一)
2010-07-08 14:00:28 来源:《无线电》杂志 作者:林芝松 【 】 浏览:1409次 评论:0

一位朋友抱来了一台电磁泡茶炉说;“泡茶炉罢工了,看看是啥毛病。”我先前很少摆弄过电磁炉,心中无数,抱着学习和试试的心态,答应了朋友的要求,于是踏上了学修电磁炉的旅程。

工作原理

这款泡茶炉的型号是金灶KJ—10E,是广东海利公司近两年的新产品,双炉结构,左边是消毒锅,右边是烧水壶(见题图)。由于没有现成的电路图,笔者只好按照实物绘制了电路原理图(见图1)。该机的电磁感应加热电路与其他品牌的电磁炉(灶)基本相同,是利用电磁感应原理将电能转换为热能的电器。开关管IGBT(VT3,型号:H20R1202)的饱和导通和截止时间(占空比)受控于MCU输出的PWM脉冲信号;C8(0.22μF/1200V)与加热线盘L2(或L3,电感量约为0.183mH)组成频率约为24kHz的并联谐振电路。当电磁炉工作时,加热线盘周围便产生高频交变电磁场,当炉面放置导磁又导电的金属锅( 壶) 具时, 交变的磁场使锅(壶)底感应出强大的涡流而产生高热。下面具体分析一下它的工作原理。

1. 电源电路

+300V直流高压电源是直接由220V交流市电经高压整流桥堆(B1,型号:D15XB60H)整流、C7(4μF/400V)滤波产生的,是加热线盘、IGBT管工作的主电源。VIPer22A(IC2)是小功率智能开关电源集成电路,其引脚功能如图2所示。该集成电路内置场效应开关管、60kHz脉宽调制器、智能调整电路及过流、过压、过热保护电路。它具有外围电路简洁、输入电压适应范围宽、输出电压稳定等优点。本机由VIPer22A和Z1、C5、C4、VD1、VD2、L1、C3等外围元件组成+18V开关稳压电源,主要是供给VT1、VT2、IC1(LM339)、切换继电器和排热电扇使用。+5V的电源也是由+18V电源经78L05稳压,C14滤波产生的,主要是作为基准电压源和供给控制显示电路使用。

2. 控制显示电路

控制显示电路是由8位MCU芯片S3F9454BZZ-DK94(IC3)、8位串入/并出移位寄存器74HC164N(IC4)、数码管、三极管、LED、按键和电阻、电容等元件组成的,并通过8位接插件与主电路板连接。它的引脚功能图如图3所示(详细资料请登录www.amstech.cn网站查阅)。S3F9454B是三星的一款可多次编程的微控制器,内部设计的软件程序与硬件电路相配合,实现智能化控制。本电路MCU是采用内部时钟,并由3脚输出至IC4(74HC164)的CP输入端(8脚),MCU的2脚输出的串行数据送至IC4的数据输入端(1、2脚)。MCU的4脚是上电复位端,同时也是“泡茶功能”输入端S2。在待机状态时,每按一下“S2”,则泡茶功能依次在“自动”—“手动”—“保温”—“关闭泡茶”4个状态之间切换循环。5脚是蜂鸣信号输出端,用响声提示电磁炉的工作情况。6脚~9脚输出的高、低电平使VT6~VT9截止或导通,同时2脚输出串行数据,3脚输出的时钟脉冲配合IC4的8位(本电路只用7位)并行数据输出至数码管、VD7~VD11的作用是显示电磁炉各种工作状态和故障代码。10脚是消毒功能输入端S1,每按一下该键,则消毒功能依次在“大火”—“小火”—“关闭消毒”3个状态之间循环。11脚是排热电扇驱动信号输出端,电磁炉正常工作时,11脚输出高电平,使VT5导通,电扇得电工作,关机后11脚继续输出一段时间的高电平信号,电扇继续工作,排出炉内余热,延长电磁炉的使用寿命。17脚是+18V开关电源检测输入端,+18V电压经电阻R30、R31降压分压后的取样电压输入到17脚,与设置值比对,当+18V电压不正常时(过高、过低或纹波电压过大),电磁炉不工作,起到了保护作用。19脚是切换继电器控制信号输出端,继电器吸合时是“泡茶”,释放时是“消毒”。当双炉同时使用时,“泡茶”与“消毒”是分时轮流加热。16脚、18脚分别是泡茶炉盘和消毒炉盘的温度传感器(负温度系数的热敏电阻)的取样电压输入端,只要其中有一只热敏电阻断路即显示故障代码“E3”,则停机保护;只要其中有一个炉盘超温,即显示故障代码“E4”,也停机保护。15脚是炉内功率器件过热检测输入端,Rt0负温度系数热敏电阻是紧贴IGBT管散热片安装。随着功率器件温度的升高,取样电压也逐渐升高,与设置值进行比对来判定是否过热。过热时显示故障代码“E6”,则停机保护。14脚是市电电压检测输入端。220V交流市电经B1整流,C7滤波产生+300V直流电压,经R4、R5和R7降压分压后的取样电压由14脚输入,与设置值进行比对。当市电电压高于250V或低于160V时,电磁炉不工作或停机保护,并显示过高“E1”或过低“E2”的故障代码。13脚是PWM脉冲信号输出端。MCU根据设置指令或检测到的数据做出判断:该不该输出PWM脉冲信号,并能自动调节输出脉冲信号的占空比,以达到调节电磁炉输出功率之目的。

 

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