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09年美的电磁炉使用主板概述

2011-12-20  海水情思

第一节  09年美的电磁炉使用主板概述
09年,美的电磁炉国内单炉主要使用TM-S1-01A-A(TM-S1-01A升级版),TM-S1-01D两块主板。
两块主板使用不同的集成芯片,前者使用S007芯09年电磁炉维修手册
片,后者使用三洋芯片。
 集成芯片内置单片机处理单元,比较器,放大器等电路。从而大大简化了电磁炉外围电路。下面分别讲述此两块主板线路主要原理,维修方法。由于此两块主板芯片原理,外围线路基 本相似,读者可按类比方法理解或维修。

 

产品命名方式
 09年国内单炉产品命名方式如下 
第三节  电磁炉产品爆炸图一、电磁炉的结构分析
电磁炉的立体结构分析图
 电磁炉的结构相对来说较简单,主要由:塑料外壳、陶瓷面板、电控系统、散热系统等构成。如下图:
⑴、塑料面盖和塑料底座构成了电磁炉的塑料外壳。
⑵、陶瓷面板就是电磁炉上的微晶玻璃板。
⑶、电控系统主要由主电路板、显示板、线圈盘等组件构成。
⑷、散热系统由散热风机、温度传感器、电路板散热片等组成。
电磁炉的整体结构图
第四节  电磁炉工作原理

一、电磁炉工作原理
1、电磁炉的加热原理

 
 

电磁炉主要是利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。
当电磁炉在正常工作时,由整流电路将50Hz的交流电压变成直流电压,再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压。电磁炉线圈盘上就会产生交变磁场,磁力线就会在锅具底部反复切割变化,使锅具底部产生环状电流(涡流),并利用无数的小涡流高速振荡铁分子,致使器皿本身自行高速发热,然后通过热量传递原理,使器皿加热盛装在其内的东西。
这种振荡生热的加热方式,能减少热量传递的中间环节,大大提高制热效率。
电磁炉是应用高频感应涡流生热的原理设计制造的,它保持并大大优于一般热源炉的烹饪功能,有“烹饪之神”的美誉。
2、电磁炉电控部分工作原理

 

3、电磁炉工作流程:

 

 

4、美的电磁炉电气性能参数

 
 

 
序号 项     目 指标   
1 电源电压适用范围 50/60Hz   140~280VAC(公差±10V)   
2 工作环境温度范围 0℃~40℃   
3 待机状态消耗功率(220V电压) 5W以下(VFD产品除外) 

5、电磁炉各种功能控制原理
目前,电磁炉行业里各大品牌厂家的产品,一般就产品功能设计来说都各有特色,自成一家。
然而,美的电磁炉产品功能设计的特点,都能够结合市场的需求,根据不同区域用户的日常生活使用习惯等进行设计。下面就美的电磁炉产品的主要功能特点进行详细的说明和解释,希望便于维修服务人员对美的电磁炉产品的了解和熟悉。
美的电磁炉产品设计的功能模式,从电控设计控制方式上,总体而言可以分为三大部分,即“手动功能控制方式”、“自动功能控制方式”和“半自动功能控制方式”三大类。
二、电磁炉故障代码说明

 
 

1、数码管类产品(用数码管显示保护代码):
数码管类产品(用数码管显示保护代码):


 
代码显示 故  障 代码显示 故  障   
E1 主传感器断路 E5 散热片传感器短路   
E2 主传感器短路 E6 散热片传感器高温   
E3 主传感器高温 EA 锅具干烧保护   
E4 散热片传感器断路 Eb 主传感器失效保护   
EE 主传感器或散热片传感器断路   

 

第五节   电磁炉检修工装的制作及使用方法

 
 

为了防止检修电磁炉时进一步扩大故障,方便检修, 制作电磁炉的检修工装并按照使用方法操作。1、选材:
⑴、用胶木板或其他绝缘材料按附图电路制作
⑵、开关选用15A漏电保护器(漏电流15-30mA)或者15-20A双联空气开关。
⑶、电流表选用量程为0-15A交流电流表(型号85L1)检测输入电流的大小。
⑷、电压表选用量程为0-250V交流电压表(型号85L1)检测目前电压状况。
2、制作
   选择厚度不小于20mm的硬质绝缘板250×200mm左右,左侧使用电源线接入220V交流电,插座安装在右侧;电压表电流表安装上方,开关靠近电源接在左侧。
3、使用说明
⑴、先将开关“K”置于“断开”,再把电磁炉接入插座;如果电压正常,电流较大,灯泡发光,说明电磁炉内部存在严重短路;这时应重点检查压敏电阻(VA)、整流桥(BD)、滤波电容(C1、C5)、IGBT、高压二极管等是否击穿短路。
⑵、如果灯泡不亮,则电流为零,说明电磁炉内部断路;这时应重点检查保险管是否烧断,并对内部主电路进一步检查有无短路或短路。
⑶、如果灯泡微亮,则电流较小,说明电磁炉空在正常;这时应将开关置于“闭合”、对其他性能进行检测。
第六节   电磁炉的使用及保养说明
一、电磁炉的正确操作方法
使用前仔细阅读产品说明书,了解电磁炉所具有的功能与注意事项。
使用前必须检查被使用电源的插座及线路是否满足电磁炉正常工作时所需要的条件。
电磁炉的按钮为轻触开关,有的高档机型还采用了触摸屏控制技术,因此对控制面板的上按钮操作时就应注意不要用力过大(或长按),以免损坏按键或缩短按键使用寿命。
不要在电磁炉工作时直接拔掉插头,应先按“开/关”键使电磁炉进入待机状态,并待风机停止运转后再拔掉插头,这样有利于延长电磁炉的使用寿命。
电磁炉在烹饪使用时,注意要使用厂家配送的专用烹具。这样利于电磁炉的工作工作。
使用过程中,避免锅具对陶瓷板过度用力冲击,需要轻拿轻放。

二、电磁炉的日常使用保养
陶瓷面板与控制面板的清洁:轻微污垢请用柔软的湿抹擦拭。如果是有油污,以柔软的湿抹布沾少量牙膏或中性洗洁剂在电磁炉陶瓷板处于微热态时擦拭(约35℃-40℃)。
清理陶瓷面板污垢时,请勿用坚硬的刷子强制性刷洗炉面。
排气口与吸气口的清洁:可用柔软的毛刷子或微型吸尘器进行清理。
电磁炉陶瓷面板和塑料件的外观清洁,请勿用水直接清洗。
避免对正在使用或刚使用完毕后的热态炉面污垢,马上用冷水去擦。

三、电磁炉的日常使用注意事项
请单独使用10A以上的插座。切勿用万用插座与其他电器同时使用。
使用时,电磁炉用水平放置,侧面、背面与墙体距离至少要有10CM以上。
避免将电磁炉放置正在地毯、台布、薄纸上使用,以免堵塞吸气或排气口,影响炉腔散热。
在电磁灶2-3m的范围内,最好不要放置电视机、录像机、收录机等怕磁的家用电器,以免受到不良影响。
经常进行电磁炉的清洁,避免杂物(或蟑螂)进入电磁炉内,影响电磁炉的正常工作。
请勿将电磁炉摆放在瓦斯炉、煤油炉旁等高温环境中使用。

第七节   电磁炉电路图
1、TM-S1-01A-A板(TM-S1-01A)(主芯片S007)
2、TM-S1-01D板(主芯片LC87F2L08A)


TM-S1-01A原理图

 
 

TM-S1-01A原理图

 
TM-S1-01D原理图

 
 
 

第八节  电磁炉各电路分析
美的电磁炉电路可以从功能模块上划分成以下主要的15个电路模块,本节将对15个模块结合美的电磁炉的标准板、TM板、QF板的实际电路原理进行阐述。
(1)、LC振荡电路;(2)、同步及振荡电路;(3)、IGBT高压保护电路;(4)、PWM脉宽调控电路;(5)、IGBT驱动电路;(6)、浪涌保护电路;(7)、电流检测电路;(8)、电压检测电路;(9)、5V电源;(10)、18V电源;(11)、蜂鸣器报警电路;(12)、锅具温度检测电路;(13)、IGBT温度检测电路;(14)、风扇驱动电路;(15)、主电源;
一、美的TM-S1-01A电路板电路模块分析
1、主板和显示板接口说明
单片机芯片放置在主板上,其中单片机已嵌入了相关比较器及部分电磁炉专用程序函数。由于单片机芯片端口有限,一般通过串口驱动显示模块。显示模块放置在显示板上。为了统一所有产品,规定标准板和显示板的排线接口顺序。根据产品的需要,确定了5个接口,其规定排列顺序及说明列表如下:

 
 

 
端口 标  号 名  字 规  定  说  明   
1 GND 地线 地线   
2 +5V 5V电源 5V电源供电   
3 PORT2 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯数据DATA 端口   
4 PORT1 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯时钟CLK  端口   
5 PORT3 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯选通STB  端口 
2、电路模块分析

 

LC振荡电路:
   元件组成:谐振电容C5,线圈盘L,IGBT

LC振荡电路是整个电路的核心部分,是电能转换成为电磁能的实现部分。其中L是指接在OUT1和OUT2之间的线圈盘,而C则为并在L之间的电容C5。电路通过IGBT的高频开关(一般频率在20K-30K)形成LC振荡,从而在L上

 
 

形成高频变化的电流,变化的电流又使得L产生变化的电磁波。
  以上波形图是根据LC振荡工作原理,绘制的示意图:
T1-T2:IGBT控制极为高电平,IGBT饱和导通,电流I1从电源流过线盘L,电能转换为磁能存储在线盘上。
T2-T3:IGBT控制极为低电平,关断IGBT,由于电感不允许电流突变,电流I2流向电容C5,能量转移到C5,I2减到最小时,也就是线盘的能量全部放完时,VC达到最高。    
T3-T4:电容开始通过线盘方向放电,所以此时I3为负向,电容的能量转移线盘上,VC最低时,反向电流I3最大。 
T4-T5:此时IGBT开通,但由于感抗的作用,不允许电流突变,负向电流I4继续向电容C5充电直至为0。 
    所以,在一个高频的周期里,T2~T3的I2是线盘磁能对电容C5的充电电流,T3~T4的I3 逆程脉冲峰压通过L1放电得电流,T4~T5得I4是线盘两端的电动势反向时形成的阻尼电流,因此,IGBT的导通电流实际是I1。
    IGBT的电压变化:在静态时,VC为输入电源经过整流滤波后得直流电源,T1~T2,IGBT饱和导通,VC接近地电位,T4~T5,VC为负压,T2~T4,也就是LC自由震荡得半个周期,VC上出现峰值电压,在T3时VC达到最大值。
   以上证明两个问题:一是在高频电流得一个周期中,只有I1是电源供给线盘能量的,所以I1的大小就决定加热功率的大小,同时脉冲宽度越大,T1~T2的时间就越长,I1就越大,反之亦然,所以要调节加热功率,只需要调节脉冲宽度;二是LC自由震荡的半个周期是出现峰值电压的时间亦是IGBT的截止时间,也是开关脉冲没有到达的时间,这个时间关系是不能错位的,如果峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲已提前到来,就会出现很大的瞬间电流导致IGBT烧坏,因此必须保证开关脉冲的前沿与峰值脉冲后沿同步。

 
 

 


同步及振荡电路
元件组成:R3,R19,R17,R14,C8,R4,R5,R32,R37,R15,R14,R24,C9,C30,U1(20,19脚)
电磁炉功率控制的核心电路,主要作用是从LC振荡中取得同步信号(注1),根据同步信号振荡产生锯齿波,为IGBT提供前级驱动波形。此电路的输入信号是线盘两端(即CN3和CN4)的谐振波形, U1 的3脚输出控制IGBT前级的PWM信号。
如图所示,其信号取自LC振荡的电容C5两端的分压,一路经过R3、R19、R17、R14和C8得到相位电压A 点,送到单片机20脚;另一路经过R4,R5,R32,R37,R15,R16,R24得到相位电压B 点,送到单片机19脚。单片机得到两者信号,并经过内部处理,从而得到可控制的同步PWM,并从U1 的3脚输出。
检锅
检锅就是检测电磁炉上是否有锅,台湾的厂家称之为负载侦测,也就是把加热的锅具视为电磁炉的负载,是电磁炉电路的一部分。我们的检锅是脉冲法检有锅,就是通过内部信号处理可以检测是否锅具。
其检测过程:开机后,进入功能后PWM(3脚)输出微米级的高电平使IGBT驱动电路启动LC振荡,通过同步反馈网络到单片机内部进行检测来确定是否有锅。
同步信号:IGBT在导通时,其C极电压越低,IGBT内部的损耗越小,反之则损耗越大;当IGBT内部损耗过大,则IGBT内部发热严重而导致烧坏。在理想状态,C极电压为零时开通IGBT,其内部损耗W=UcI=0,但实际上在电磁炉上电后,C极电压不可能为0V,所以,只能取IGBTC极最低的电压时开通IGBT,使IGBT的开关损耗最小。所以,同步信号就是IGBTC极电压最低时的检测信号,也就是最佳的IGBT开通时机。
 
IGBT高压保护电路


 

 
 

元件组成:R4,R5,R32,R37,R15,R16,R18,U1(18脚)
此部分主要是检测IGBT C极电压,保护IGBT在安全的电压下工作。美的电磁炉采用的IGBT最高耐压达1200V(如西门子IH20T120和仙童FGA25N120),但设计时一般都留有设计余量,此保护电路IGBT高压动作的电压是1100V峰值。即当IGBTC极的电压超过1100V时,IC(18)脚得到的分压电压变高,经过内部检测将3脚输出的PWM宽度拉低,缩小IGBT驱动占空比,缩短IGBT导通时间,从而降低IGBTC极电压,达到保护IGBT的目的。
在一定的条件下,IGBT的C极导通时间越长,电磁炉的功率越大,IGBT的C极就越高。目前我们采用的锅具有304不锈钢和430不锈铁,304不锈钢的磁阻非常大,430的磁阻小很多,所以,要达到相同的功率,304的驱动脉宽将远小于430锅具;使用430锅具时,IGBT的C极承受的高压远大于使用304锅具。所以,经常反映430锅具的功率无法达到额定的功率2000W,而304却轻易达到2500W甚至更高,就是与此电路保护有关。
如图,IGBTC极电压经过R4、R5、R32、R37、R15, R16,分压后再经过R18到U1 18脚。在设计中或生产中,若要提高IGBT保护电压而提高430的功率,可以减小R16。但不管如何,务必谨慎,确保IGBT的C极高压不高于1100V,否则,提高了功率却也提高了产品维修率。

PWM脉宽调控电路

 

 
 

元件组成: U1(3脚),C30。
脉宽调控电路是由CPU内部根据不同档位单片机3脚并配合同步信号自动输出PWM脉宽控制IGBT的占空比,从而影响功率的大小,PWM的占空比越大, IGBT驱动脉宽就越宽,则电磁炉的输出功率就越大,反之越小。
“CPU通过控制PWM脉冲的宽与窄,控制送至振荡电路的加热控制电压,控制IGBT导通时间的长短(脉冲宽度),结果控制了加热功率的大小。” 其中C30,C9,C8用于调相 。
IGBT驱动电路

 
 

元件组成: U1(3脚),Q1,Q2,Q3,R8,R9,R13,C10,R7
振荡电路产生的驱动信号电压较低,基本在4~5V之间,不能驱动IGBT,所以,要将这电压放大到18V以更好地驱动IGBT。
此电路分为两部分:
⑴、由Q1、Q3组成的推挽电路,驱动波形通过由两个三极管Q1、Q3组成的推挽电路,将输出Vout电压提高到18V。
⑵由Q2组成的IGBT使能控制电路。当Q2基极为高电平时,Q2导通,从而拉低Q3 基极,Q3导通则IGBT驱动电路不工作,当Q2基极为低电平时IGBT启动。
浪涌保护电路

 
 

元件组成: U1(1脚),D1,D2,R29,R1,R11,C2,C9 ,D4,R40
电磁炉在使用过程中,如果电网电压不稳,高压脉冲(一般高于400V)冲击电磁炉,造成电磁炉IGBT击穿。浪涌保护电路就是为了防止此浪涌高压对电磁炉的损坏而设计的。
浪涌电路的信号SURGE取样于电网电压整流后的信号,市电经过D1,D2整流后,经过R29,R1,R11分压后,经过R40得到单片机U1  1脚取样信号。 当电源电压正常时,U1 1脚为低电平(约0.8V),经过U1内部处理后不影响后级IGBT使能控制电路的Q2。当电源突然有浪涌电压输入时,造成U1 1脚 电压升高为高电平(约高于2.5V),经过IC内部检测处理 使3脚输出高电平,这可以使后级IGBT使能控制电路的Q2截止,关断IGBT,从而起到保护IGBT的作用。
电路中,R1、R11各并上电容主要提高抗干扰能力,避免浪涌保护误动作,D4为嵌位作用,防止U1 1脚 电压超过5V,损坏U1。
电流检测电路

 

 
 

元件组成: U1(16,17脚),RK1,R2,VR1,C3,C26,C27.
流过康铜丝两端的电流,变换成电压,此电压经过R2 ,变阻器VR1输入至单片机U1 AD端口 17脚。CPU根据检测此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电流,从而自动做出各种动作:
1、检到过锅后,将会用1秒钟的时间来检测电流的变化,通过电流变化的差值确定锅具的材质、大小尺寸
2、工作时,单片机时刻检测电流的变化,根据检测到的电压及电流信号,自动调整PWM做功率恒定处理。
3、工作时,单片机时刻检测电流的变化,当电流变化过大时,做无锅具的判断。
VR1是0欧到500欧姆的可调电阻,主要是通过此调节电阻来调整因为结构误差引起的功率偏差,通过调节此电阻来改变电流检测的基准,达到调节电磁炉输出功率大小的目的。当VR1增大时,相应的电流检测的电压会提高。在输入电流一定的情况下,输出感应出来的电压相应提高,那么电流检测的AD值的会提高,根据软件恒功的要求,功率会相对下降。
电压检测电路

 
 

元件组成: U1(10脚),D1,D2, R29, R26,R12,R10,.C14


电压信号取自电磁炉电源交流输入,交流信号由D1、D2整流的脉动电流电压通过R29、R26,R12与R10分压、C14平滑后,得到信号送到单片机AD口,即VOLC  U1(10脚)。
CPU根据检测此电压信号的变化来检测电磁炉的输入电压,从而自动做出各种动作:
1、工作时,单片机时刻检测电压的变化,若电压过高或过低时(一般250V~150V电压为正常),单片机将会发出保护的指令,停止加热,并显示代码;待电压恢复正常后,电磁炉自动恢复继续工作。
2、工作时,单片机时刻检测电压的变化,根据检测到的电压及电流信号,自动调整PWM做功率恒定处理。


电源供电电路 

 
 

元件组成:
D1,D2,R33,D6,C19,U2,U3,R30,D7,D8,D11,DW2,C12,C13,C20,C21,C22,C23,C28,L2
标准板的供电采用开关电源方式,此电源模块将交流电压转换为VDD,18V和5V直流电。其中,VDD给风扇供电,18V电压给IGBT驱动、。5V电压用于单片机、显示板、信号采样提供基准等电路。
开关电源工作原理:
~220V市电经过D1,D2整流后,经过D6,R33,送至Viper12中5、6、7、8脚。启动Viper12芯片。
当viper12开通时,脉冲电压经过变压器初级线圈,C23整流成约18V左右的VDD电压,一路经D7给Viper12芯片供电;另一路给风机,IGBT供电。 此外VDD 电压经DW2稳压管到Viper12 反馈端FB。当电压高于18V,Z90导通,则有反馈电流输入Viper12反馈端,Viper12经过内部处理判定是否到达关断电平。从而达到调整PWM目的。这也使VDD电压处在18V左右,经过C23大电容滤波稳定在 18V电平。
当viper12关断时,变压器4脚电压经过D11整理形成约9V直流电压。此电压输入7805 IC后转换成5V电压个系统芯片供电。
D8是续流二极管,作用是Viper12关断时,电流经过变压器L2的2脚,负载,D8, 变压器L2的1脚.形成完整回路。
L7805是电压调整IC,内置电流限制保护,热保护功能。本板电路是将10V电压转换成5V电压。

L7805 简图

 
 

蜂鸣器报警电路

 
 

   元件组成:BZ1 ,C6,U1(6脚)
采用的蜂鸣器为交流驱动。电路的驱动端口连接单片机的输出口,C6为隔直电容,当单片机驱动端口输出方波信号时,蜂鸣器鸣叫报警。采用的蜂鸣器驱动频率为4KHz,若频率合适,则蜂鸣器鸣叫声音悦耳,若频率偏低,则鸣叫声沉闷甚至不响,若频率偏高,则鸣叫声尖锐难听甚至不响。
锅具温度检测电路

 
 

  元件组成:R28 ,C25,U1(12脚),热敏电阻TOP
加热锅具锅底的温度通过陶瓷板传到紧贴在其下面的热敏电阻,具有负温度特性的热敏电阻的阻值的变化间接反映了锅具温度的变化。锅具热敏电阻与R1并接后与R2分压输出信号TEMP_MAIN,根据热敏电阻的负温度特性可知,温度越高,热敏电阻阻值就越小,分压所的的电压TEMP_MAIN就越大,单片机就是通过检测TEMP_MAIN电压的变化间接检测锅具的温度的变化,从而做出相应的动作:
1、过热保护:根据不同的功能,当检测到的温度过高时,电磁炉将会停止加热或保护显示保护代码E3;
2、干烧保护:当锅具处于干烧状态时,锅具温度上升很快,电磁炉将会停止加热并显示保护代码EA;
3、热敏异常保护:当热敏电阻异常时,短路、短路或感应不到温度,电磁炉将不能启动或停止加热,同时显示保护代码;
4、工作时,单片机时刻检测锅具温度,根据锅具温度做相应的火力调整。
IGBT温度检测电路
    该检测热敏电阻紧贴在IGBT散热片上面,具有负温度特性的热敏电阻的阻值的变化间接反映了IGBT温度的变化。IGBT热敏电阻与R3分压输出信号TEMP_IGBT,根据热敏电阻的负温度特性可知,温度越高,热敏电阻阻值就越小,分压所的的电压TEMP_IGBT就越大,单片机就是通过检测TEMP_IGBT电压的变化间接检测IGBT的温度的变化,从而做出相应的动作

 
 


元件组成:R27 ,R34,C24,U1(11脚),热敏电阻RT1
1、高温保护:当检测到IGBT温度高于90℃-100℃时,电磁炉将会停止加热待到温度下降到60℃--70℃-后恢复加热;当IGBT温度高于110℃时,电磁炉将会立即停止加热并保护显示高温代码E6,保护IGBT;
2、热敏异常保护:当热敏电阻异常时,短路、短路,电磁炉将不能启动或保护显示保护代码。
风扇驱动电路

 
 

元件组成:D3,Q5 ,R20,R35,U1(6脚),风扇
风扇使用18V的风扇,电路由D3、Q5和R20,R35构成。当FAN口为高时,Q1导通,风扇工作,当FAN口为低时,Q1截止,风扇关断。由于风扇为感性负载,Q1关断后,风扇仍有电流,电流可通过D3放掉。在电磁炉很多方案中,风扇驱动控制口FAN和蜂鸣器驱动端口BUZ复用同一个单片机端口,所以,在蜂
鸣器鸣叫时输出方波,风扇会暂时减慢,但由于鸣叫时间很短(短于1S),而风扇转动时存在惯性,所以转动减慢不明显,并不影响实际效果。

主电源

 
 

元件组成:FUSE1 ,RZ1 ,R38,C1, BG1,L1,C4
AC220V50/60Hz交流电经过保险丝FUSE1、EMC防护电路(C1、RZ1)、整流桥BG1和滤波电路(L1、C4),得到直流电提供给主功率电路。
保险丝FUSE1在电路烧坏的情况下自动切断电磁炉与电网的连接,以保护电网。
EMC防护电路主要作用是提供品质因数、抑制骚扰电压和抗击雷电冲击。
整流桥BG1,其作用是将~220V转换成直流电压 ,为电磁炉谐振电路提供工作的直流电。
滤波电路由扼流线圈和滤波电容组成,将直流脉动电压转换为平滑的直流电,对后面LC振荡电路的电能转化起储能的作用,同时也防止LC振荡回路的高频电流干扰电网。

 

 


二、美的TM-S1-01D电路板电路模块分析
1、主板及显示板简介
TM-S1-01D电路板为美的电磁炉继TM-S1-01A电路板后的新一代集成方案功率板。较之于以前的非集成方案而言就是将相关比较器,放大器集成到主控芯片内部,从而使功率板外围电路更简单。美的TM-S1-01D功率主板主控芯片为美的与日本三洋合作开发的电磁炉专用控制芯片。主控芯片位于主板上,结合位于显示板上的显示芯片实现电磁炉按键操作以及显示功能。

显示芯片通信与主控芯片通信口有以下两种:
方式一----普通按键

 
 
 
 

 
端口 标  号 名  字 规  定  说  明   
1 GND 地线 地线   
2 +5V 5V电源 5V电源供电   
3 DATA 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯数据DATA 端口   
4 CLK 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯时钟CLK  端口   
5 STB 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯选通STB  端口 
方式二------触控
 
端口 标  号 名  字 规  定  说  明   
1 GND 地线 地线   
2 +5V 5V电源 5V电源供电   
3 DATA 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯数据DATA 端口   
4 CLK 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯时钟CLK  端口   
5 STB 一般输入输出端口 用作与显示模块通讯选通STB  端口   
6 PORT2 烧水传感器传输口    
7 PORT1 触控通讯口    
8 PORT0 触控通讯口  

2电路模块分析
      电路模块与TM-S1-01A类似,此不再重复。
维修注意点:

1.针对炸机情况的维修
    维修中如果接到客户所送维修机保险管炸裂、桥堆和IGBT烧毁,请注意以下原件的检查,以免造成上电再次炸机。
(1) 请确认18V稳压二极管DW1是否损坏。详细请参看第二部分电路模块分析第(3)条。
(2) 请检查滤波电容C4是否异常。如果C4电容短路,(3) 可能再次上电炸机。详细请参看第二部分电路模块分析第(10)条。
(4) 请检查主控芯片U1的2脚4脚是否异常。检测方法为:万(5) 用表打在测量通路的这一档,(6) 红表笔接2脚,(7) 黑表笔接4脚,(8) 如果万(9) 用表显示为二极管特性(数显万(10) 用表约600多),(11) 则将表笔交换,(12) 如果万(13) 用表显示断路,(14) 则可通电做进一步测试维修;如果两次测量万(15) 用表显示这两脚短路,(16) 或着红表笔在4脚黑表笔在2脚时万(17) 用表显示两脚之间从在一定电阻,(18) 则说明此电路板主控芯片已损,(19) 请勿通电维修。
2.    如果经检查磁炉其它部分一切良好无异常,但是整机不能加热,请检查谐振电容C5是否异常。一般谐振电容如果容值变化,外观也会有相应变化,明显变化目测可知。
    如果磁炉炸机请检查滤波电容C4是否短路。检测方法为拆掉已损坏的IGBT测量C4电容两端是否短路。
  以上两种情况可能会在电磁炉使用很长一段时间后出现。
3.如果发现有风机不转现象,更换风机仍然不转,请检查Q5是否正常。检测方法为:上电测量Q5与R20连接点是否电压大于3.0V,如果大于3.0V,请更换Q5。如果电压为0V,检查电阻R20是否断路,检查单片机27脚到R20之间的铜箔是否断开。
4.维修时静态测量SURGE点的电压应该小于1.4V,如果该点电压明显高于这个电压,磁炉不能正常工作,检查相应的电阻阻值有没有明显变化。钳位二极管是否对+5V短路。
5.如果整机功率偏低,可检查RK1(康铜丝)是否明显浮起或者明显受潮生锈。如果康铜丝有明显异常,可更换康铜丝检查功率。
6.维修时测量Vc静态电压应该为1.1V。如果静态电压明显大于设计值1.1V,则整机功率可能偏低或者不加热,此时需要测量相关元件电阻是否变质。一般为电阻R4阻值变小。
7.如果遇到炸机情况维修,请确认18V稳压二极管DW1是否损坏。如果稳压二极管反向不是高阻状态,则与电阻R6并联导致R6分压降低不足以维持IGBT正常导通,上电后会再次炸机。
8. Va与Vb之间静态压差必须大于100mV,否则电磁炉不能加热。
9. D8为续流二极管,型号为:BYV26C。注意与UF4007的区别,不可混用。若18V和5V电压输出异常,可查此元件。

对于TM-S1-01D主板未尽事宜请参考TM-S1-01A主板维修部分。如遇其它维修疑难杂症请参考该手册维修案例及相关原理阐述。
第九节  常见故障现象分析
电磁炉的常见故障主要有不通电(烧保险)、不加热、不检锅、风机不转、不显示、操作无反应、蜂鸣器不响、功率偏低(功率不稳)以及显示故障代码等等,下面将以TM-S1-01A电路板对常见故障的检修进行分析, TM-S1-01D维修方式参考此电路板。

 

 


一、美的标准电路板的常见故障检修
以TM-S1-01A为例说明
1、烧保险丝  

 
 
 

2、不加热 

 
 

3、检不到锅

 
 
 

4、风扇不转

 

5、 无显示

 

6操作无反映

 

7、上电无反应

 

8、蜂鸣器不响

 

11、显示E3/E:03/火力1、2灯闪 

 

12、显示E2/E:02/火力2 

 
 

13、显示E1/E:01/火力1灯闪

 

12、显示E4/E:04或火力灯2闪烁
检测方法同E1,检测IGBT热敏电阻,R34,R27,C24,RT1排插与芯片相连脚;
13、显示E5/E:05或火力2、1灯闪烁
检测方法同E2,检测IGBT热敏电阻,R34,R27,C24,RT1排插与芯片相连脚;
14、显示E6/E:06或火力3灯闪烁
检测方法同E3,检测IGBT热敏电阻,R34,R27,C24,RT1排插与芯片相连脚

 

 

 


四、电磁炉故障维修实例(以TM-S1-01A板标准板为例)
本小节主要针对目前电磁炉产品在市场售后服务中经常遇到的故障案例,做一个维修方法与思路的分析和演示。在这些案例中有我们维修人员比较熟悉的故障现象,但导致该故障现象的故障元件并非是大家经常遇到或维修过程中所更换的元件,也就是说,在同一故障下其产生的原因并不同。
1、电磁炉不通电维修案例(TM-S1-01A板)
故障现象:不通电(指示灯无任何反应)
维修思路:
根据电磁炉电路原理可推断,这个现象引起的主要原因可能为主电路损坏与开关电源电路故障所致。
分析步骤:电源线是否接好→排线是否装好→保险管是否完好→主电路是否损坏→检查开关电源是否完好+18V、+5V是否有输出→同步与IGBT驱动电路是否良好→MUC是否正常
主要故障电路推断:
主电路、开关电源电路、单片机
主要故障元件推测:
主电路元件、开关电源电路元件或变压器5V输出级、显示板5V排线口、IGBT驱动三极管、单片机(复位与振荡)等
维修方法:
1、查看外观。通过看外观,可以发现主电路板上保险丝是否烧坏。
把注意力集中在观察高压电容C5(0.3UF/1200)、C4(5UF/275V)和C1(2UF/275V)的外形有无损伤、开裂或引脚虚焊、脱焊、断脚等。
2、用万用表二极管档测量整流桥堆、IGBT、整流二极管D1和D2。
查看整流桥堆的正负极阻值是否变低(正常应为800-900左右)。接着测量IGBT-G极对地是否短路(测量阻值正常为740,反向400)。
3、上电检测。首先不接线圈盘,测IGBT-G极为0伏正常;另外,+310V、+18V和+5V是否正常。
4、接上线圈盘,检测U1(13)脚为5V,(20)脚为3.26V,(19)脚为3.18V,(1)脚为1.1V的静态电压值是否正常。
如果它们在正常范围内,则可以开机测量功率。
小结:其维修方法总结为三类:一看、二测阻值、三测电压。
案例一:
故障名称:不通电
故障现象:上电后蜂鸣器不响,风机不转,无显示,按键无反应。
维修思路:造成此现象的主要原因是主电路与主芯片不工作。主芯片的工作条件主要有三点:
电源;时钟振荡;复位。因此维修重点应放在上述三点内。
(备注,时钟振荡;复位在IC内部)

 维修过程:
1、实测开关电源无+5V、+18V输出,再测U2开关电源控制芯片 的5、6、7、8
脚对1,2脚已短路,R33已烧断(R33烧断的原因是U2击穿)。

2、换R33、U2,DW2后重新试机OK。

 

原因分析: 电源回路因一些元件的稳定性(如DW2损坏),会使电源IC无法正常工作,有时会烧毁电源IC,最终导致无+5V、+18V输出,造成不通电的现象。U2击穿后,流经R33的电流过大,导致R33烧断。

 

 
 

开关电源电路

 

案例五:
障名称:烧机
故障现象:拆开上盖查看发现保险管FUSE1烧断。
维修思路:烧保险通常是由于桥堆、IGBT等功率器件击穿引起整机电流过大引起的,而散热不良、IGBT-G极触发脉冲异常等原因都会造成桥堆、IGBT击穿。此外压敏电阻保护性击穿、AC220V整流二极管插反或损坏等原因也会造成烧保险。因此维修重点是找出损坏的元器件,并追查其损坏的原因。
维修过程:
1、用万用表测量+310V对地电阻,发现+310V对地已短路,因此估计整流桥堆、IGBT两个之中至少已有一个损坏。
2、拆整流桥堆、IGBT,用万用表测量,发现整流桥堆完好无损而IGBT  C、E极已短路。(IGBT  C、E极击穿造成+310V对地短路是烧保险的原因,但造成IGBT  C、E极击穿的原因是什么呢?经肉眼仔细检查排除了散热不良、管脚连锡等原因。)
3、最后通过对驱动电路仔细检查,发现Q3两端被撞坏,更换Q3进行处理。上电测量IGBT-G极电压为0V,装上桥堆、IGBT和线圈盘试机OK。

 

 
 

原因分析:由于Q3开路,造成驱动电路关断IGBT电平不稳定,会使IGBT的导通时间加长,甚至使IGBT一直处于导通状态,最终使流经IGBT的电流过大而造成IGBT击穿。


2、电磁炉不加热维修案例(TM-S1-01A板):
故障现象:不加热.即不检锅或检不到锅
维修思路:
根据电路原理产生该现象的原因主要是同步电路有问题,造成电路无法起振动,电流电压电路有问题,造成检锅不正常而不加热,核心问题是IGBT不能正常驱动。
分析步骤:排线是否插好→是否有+18V输出→驱动电路(高压保护、涌保护)是否良好→同步振荡电路 →IGBT处18V稳压管是否良好→电流检测电路→电压检测电路→芯片
故障范围:
+300V整流电路,18V稳压电源电路,IGBT高压保护,市电高低压保护,浪涌保护,过热保护,LC振荡,电流检测,以及单片机等电路。
案例一:
故障名称:无功率

 
 

故障现象:上电开机,显示正常,无检锅声,无功率输出。
维修思路:由于故障现象是显示正常,锅具不发热,无功率。就理论分析,造成此问题可能的原因包括大部分的电路。据以往经验,单片机控制电路、驱动电路、同步电路是引起无功率问题的“高发区”,故维修时应重点检查这几部分电路。
维修过程:

1、上电测+5V、+18V、+310V电压正常。
2、用万用表测U1 19,20脚电压,发现两脚压差为70mV.正常。
3、仔细检查U 17脚外围电路,发现R2已开路。更换R2,上电试机OK。
 
原因分析:R2开路后,单片机无法读取电流,判别有锅,从而关闭IGBT驱动波形产生电路无触发脉冲输出,最终导致无功率。

电流检测电路:

 

 

 
 

3、电磁炉故障代码显示维修案例(TM-S1-01A板):

故障现象:故障代码显示
维修思路:
电磁炉如有故障代码显示而不能工作时,排除外界条件原因如环境温度,排风口是否堵塞,风机电路,+5V电源电路是否正常等,大多都是相应电路出现故障后的代码显示,只要检查相应电路或单片机即可。
如E01、E02、E03为主温控传感器电路有故障,E04、E05、E06为IGBT温度传感器电路故障, EA为干烧保护,EB为主热敏电阻感应不到温度等。

案例一:
故障现象:开机后显示E01
维修思路:根据电路原理E01显示故障为主温控传感器开路,可把故障范围集中在锅具温度检测电路、热敏电阻与MCU。
维修过程:
1、拔下主传感器,用万用表100K电阻档测量传感器阻值为85K左右属正常。
2、插上传感器通电,用万用表20V档测单片机的U1 12脚端口电压为0伏,不正常(正常值常温应为0.3V左右)。
3、用电烙铁焊下C25 104贴片电容后,重测量U1 12端口电压,恢复到0.3V正常,说明C25电容漏电。更换一同规格的电容后试机(注:如手上没有该规格电容可不装),一切正常,维修完毕。

 

 

 

 
 

原因分析:滤波电容C25(104)漏电,形成瞬间短路,导致MCU对锅具检测电路取样电阻R28的取样电压检测失常,误判为E01故障。
第十节  电压参数
美的电磁炉标准板各关键元件电压参数:

一、美的新型电路板TM-S1-01A电压值参考数据
1.U1各脚定义(输入为220V,断开线圈盘待机时测试)

 
 

 
引脚序号 描述 输入/输出(I/O) 作用 电压值(V)   
1 SURGE I 浪涌检测 1.10   
2 PORTD2 I/O 位可编程输入/输出口 1.47   
3 EXP O 位可编程输出口 0.72   
4 PORTC2/IN-PHASE I/O 位可编程输入/输出口
或同步检测输入口 0   
5 PORTC3 I/O 位可编程输入/输出口 1.47   
6 FAN/BZ O 风扇/蜂鸣器控制 0   
7 PORTB3 I/O 位可编程输入/输出口 0   
8 GND P 地 0   
9 PORTA0/AN0 I/O 位可编程输入/输出口或ADC 0   
10 VOLC I/O 电压检测 3.22   
11 TEMP I/O 温度检测 1.2   
12 PORTA0/AN3 I/O 位可编程输入/输出口或ADC 5.05   
13 VDD P 电源输入脚 5.05   
14 PORTB0/EXP-PHASE I/O 位可编程输入/输出口
或同步控制输出口 4.84   
15 PORTB1 I/O 位可编程输入/输出口 0.62   
16 REAC I/O 电路反馈端子 0.43   
17 CURR I/O 电流检测 0   
18 VOLH I 高电位检测 0   
19 VPB I 相位电压B点 0   
20 VPA I 相位电压A点 3.26 


2、其他元器件各脚电压参考值(输入为220V,断开线圈盘待机时测试)
其他:
 
测试元件 U90(78L05) R30 BG1   
Pin序号 1 2 3 1(VCC) 2(+18) 3   
电压值(V) 10.0±0.5 0 5.0±0.2 19±0.5 18±0.5 310   
测试元件 U92(Viper12A)   
Pin序号 1 2 3 4 5 6 7 8   
电压值(V) 19 19 38 19 310 310 310 310 

二、美的新型电路板TM-S1-01D电压值参考数据
1.U1各脚定义(输入为220V,断开线圈盘待机时测试
 
管脚 电压(V) 备注 管脚 电压(V) 备注   
1 0   16 1.6     
2 4.7   17 0     
3 2.7   18 0 地   
4 0 地 19 0     
5 2.8 陶振 20 0     
6 2.8 陶振 21 0     
7 5 5V电源 22 4.9或0 根据机型不同   
8 0   23 4.8     
9 3 关键电压 24 4.8     
10 3.11 关键电压 25 4.8     
11 1.1   26 0     
12 1.1   27 0     
13 3.2   28 5 显示通信   
14 0.2   29 5 显示通信   
15 0.21   30 5 显示通信   
注:S2如果有短路套则为0V,如果S2两针悬空则为5V 


 
测试元件 U90(78L05) R30 BG1   
Pin序号 1 2 3 1(VCC) 2(+18) 3   
电压值(V) 10.0±0.5 0 5.0±0.2 19±0.5 18±0.5 310   
测试元件 U92(Viper12A)   
Pin序号 1 2 3 4 5 6 7 8   
电压值(V) 19 19 38 19 310 310 310 310 

 

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