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松桥电磁炉故障维修手册

 沧海日月 2016-05-06

磁炉控制电路板具有技术成熟、元器件少、电路简单、维修方便、通用性好,性能优异等优点。在检修过程中,各种故障均应首先进行目测,元器件外观有无明显不良、烧坏、异常现象,焊点有无虚焊、脱焊现象,排除后再进行下一步检查。

一、主回路常见故障及检修

主回路工作原理

图1  主回路原理图

交流市电220VAC/50HZ经过融断保险管F1、并联压敏电阻、整流桥堆BR1整流成脉动直流电,再由L1、C2组成的LC平滑滤波变成相对平稳的直流电,通过激励线圈盘与C3高压电容并联组成的谐振电路,加到主控开关管IGBT集电极上,由控制芯片提供20~30KHz以上的开关信号加在IGBT栅极上,通过控制IGBT的高速开关,将其转换成20~30KHz以上的高频交变电流,此高频交变电流经过激励线圈盘与C3高压电容组成的谐振电路,转换成高频交变磁场,当炉面上放有铁质锅具切割交变磁力线时,锅具底部产生涡流发热。(如图1)

主回路常见故障及检修

A、不通电(烧机)

现象:通电无任何反应                                                                                           

原因分析:目测保险管已烧坏,用万用表二极管档检查,IGBT的C-E击穿,桥堆四臂中的一只或几只二极管击穿,因C1、C2、C3等高压电容容量变小,或严重发热,损耗变大,导致IGBT峰值电压变大,过压击穿;压敏电阻击穿,因电网电压过冲,通过烧毁自身来保护后级电路的安全;

线圈盘端子松动或焊接不良,滤波电感L1是否掉漆短路或焊接不良,导致打火,使主回路短路烧机;

检修:1、检查C1高压振荡电容,C2、C3滤波电容是否容量变小,是否外观变形破裂;

2、检查压敏电阻是否击穿;

3、检查线圈盘端子松动或焊接不良,滤波电感L1是否掉漆短路或焊接不良;

4、检查R16元件是否正常;

5、更换保险管;

B、不启动(检不到锅)或功率间歇输出

现象1:开机显示及按键功能正常,放上锅具检锅时有'哒、哒'的敲锅声,或功率间歇输出

原因分析:有'哒、哒'的敲锅声说明U1主芯片、U2:RM621、及驱动电路正常,重点检查电流取样电路(即U2芯片RM621引脚Pin5(I_in)、Pin9(I_out)),及同步跟踪电路;

1、用万用表检查5V电压是否在5±0.1V,按开关电源常见故障及检修方法排查;

2、重点检查电流取样电路,检查R20、R21、R14、C19、VOL、C11、R6、R7等元件是否正常;

3、检查R17、R18、R19、R12、R13阻值、C2滤波电容、C3谐振高压电容容量等是否正常;

4、检查线圈盘端子松动或焊接不良,滤波电感L1是否掉漆短路或焊接不良;

5、更换U2:RM621;

现象2:开机显示及按键等功能正常,放上锅具检锅时没有'哒、哒'的敲锅声

原因分析:没有'哒、哒'的敲锅声说明U1主芯片、U2:RM621、或驱动电路不正常,或LC谐振电路不起振,重点检查IGBT驱动电路(即U2芯片RM621引脚Pin1(PWM_ctrl)、Pin16(IGBT_drv));

1、用万用表检查18V电压是否在18±1V,5V电压是否在5±0.1V,按开关电源常见故障及检修方法排查;

2、重点检查IGBT驱动电路,检查R10、C12、R15等元件是否正常;

3、检查线圈盘端子松动或焊接不良,滤波电感L1是否掉漆短路或焊接不良;

4、用替代法检查U1主控芯片、U2:RM621;

二、开关电源常见故障及检修

开关电源工作原理

开关电源开关电源的主要优点是功耗低、重量轻、电压输入范围较宽,缺点是过载能力差、对组成开关电源的各元件性能要求较高,尤其是对高压开关晶体管(13003S)、高压电解电容(4.7μF/450V)、高压快速恢复二极管FR107等高压、高速元件的质量要求较严格。本手册以开关晶体管13003S与ACT30B开关控制元件为例,来重点介绍工作原理。

交流市电220VAC/50Hz经过D1、D2二极管整流,和D01二极管隔离、高压电解电容C01滤波,获得一个较为平滑的高压直流电压。其中,一路加到高频开关变压器初级绕组一端,绕组另一端加到开关晶体管Q01:13003s集电极;另一路经R01给C03充电,C03充电电压经R03限流提供给Q01基极作为导通电流。Q01作为射极跟随器,随着C03充电电压的升高,发射极电流也跟着升高,并经过U01内部的恒压源、调节器,最后流向芯片外围电路通过R04 给C06 充电,VDD电压随着C06 充电电压上升,直到芯片内部的开关断开,CO6停止充电并进行反方向放电,VDD电压开始下降,通过与芯片内部基准电压进行比较为低时,芯片开始进入SPWM 转换工作。

在Q01及U01芯片PWM开关管导通时(即进入饱和导通状态),产生的初级峰值电流,流过高频变压器的初级线圈并进行储能。此时,由于高频变压器初次级线圈的耦合作用(即同名端作用),次级整流管D04处于截止状态,则次级无能量输出。当进入第一个开关周期关断时间时,由于电感两端的电流不能突变的特性,原本在初级线圈中储存的能量(电压极性为上正、下负),电压极性反相,变为上负下正,由于高频变压器的耦合作用(同名端作用),使D04导通,将储存在初级线圈中的能量释放到次级,经C04平滑滤波输出+18V电压,并通过D06、R05、ZD02组成的反馈回路反馈给C03正极,调节Q01基极导通电流,从而调节控制PWM输出和Q01开关,实现输出电流的稳定。所以开关电源正是通过初、次级线圈周期性的能量转换和反馈电路来实现所需电压的稳定输出。

其中,由R02、C02、D03 组成了吸收回路,其作用是抑制在U01芯片PWM 开关管断开瞬间,初级线圈释放给次级能量的过程中,产生的次级感应电压,及由初级漏感引起了尖峰电压。ZD03稳压管的作用是限制反馈电压,保护Q01、UO1能工作在正常电压范围内。

PWM开关管断开的过程中,Q01的集电极—发射极所承受的反向电压,为次级感应电压、直流输入电压、漏感所引起的尖峰电压、寄生在开关管周围的寄生电容放电所引起的尖峰电压4者的叠加,所以对Q01三极管的质量要求非常严格,要求Vceo≥700V,Vcbo≥400V。(如图2)

静态输出电压标准: D04:FR204负极:输出18±1V;

D06:FR107负极>7.5V;

U02:输出5±0.1V;

开关电源常见故障及检修

A、不通电

现象:通电后,没有Bi声,也没有任何指示灯亮或闪烁,按开/关键后也没有任何反应。

原因分析:通电后,没有Bi声,也没有任何指示灯亮或闪烁,说明电压输出不正常,应重点检查开关电源电路;

1、首先按“主回路常见故障及检修”排查后,再进行下一步骤。

2、用万用表测量检查18V和5V电压输出是否正常,RF线饶电阻是否断开,开关元件Q01、U01是否烧坏;

3、用万用表二极管档,检查D01、D02、D03、D04、D05、D06、ZD01、ZD02、ZD03等二极管、稳压管、T1高频变压器有无击穿或开路;

4、检查U02是否正常,C04、C08、C09等电容是否漏电;

注意:Q01:13003烧坏,及易同时损坏:RF线饶电阻、D01、D02、U01、ZD03等元件,换装Q01前,须确保其参数Vceo≥700V,可用晶体管测试仪检查其耐压参数,测试维持30秒以上其耐压值无明显下降。

B、通电不正常

现象:通电后,蜂鸣器乱叫,或数码管、指示灯亮乱闪,或不能开机

原因分析:蜂鸣器有叫声,或数码管、指示灯闪亮,说明18V或5V电压输出不稳定,应重点检查开关电源电压输出是否正常,或负载故障而造成电压输出不稳定;

1、用万用表二极管档,检查D02、D03、D04、D05、D06、ZD01、ZD02、ZD03等二极管、稳压管有无击穿或开路;

2、检查Q1三极管、Y1晶振、U02是否正常,C04、C08、C09等电容是否漏电;

3、拔掉控制灯板引线,再检查18V电压和5V电压输出是否正常,是否因操作面板按键进水或有按键常通,或排线接触不良造成;

4、拆掉U1、U2芯片,再检查18V电压和5V电压输出是否正常,是否因芯片或其它故障而造成负载不稳定;

5、更换桥堆BR1再检查;

三、控制芯片功能简介及相关参数

我司电磁炉采用主控芯片与电磁炉专用芯片的双芯片控制电路,具有高集成、外围元件少、电路简单、信号处理准确、反应速度快、故障率低等特点。

电磁炉控制芯片RM621A功能及参数

电磁炉专用芯片U2:RM621的主要功能,是对电网电压取样数据、电流取样数据、IGBT驱动信号、同步跟踪信号、脉冲高压保护信号进行前级处理,并与主控芯片进行数据通讯,由主控芯片完成实现工作各种功能任务。(如图4)

1、电网电压取样

火线、零线分别经D1、D2整流二极管,R1、C4、R2、R3、C5分压进RM621 Pin1(u_in),内部分一路由Pin10(u_out)输出,经C10滤波,给主控芯片处理过欠压保护和配合电流取样调整PWM,稳定功率输出;另一路经内部比较器,控制PWM输出。当电网有浪泳脉冲时,内部比较器翻转,拉低PWM输出,使电磁炉停止加热,并由Pin13(Int_out)输出中断信号给主控芯片,停止PWM输出,蜂鸣器报警提示,当浪泳脉冲消失后,比较器翻转,中断信号消失,主控芯片输出PWM,电磁炉继续工作。其中,C4瓷片电容起加速前级信号的作用,C5起提高脉冲保护灵敏度作用。

2、电流取样

从桥堆地线2根0.6×10/ 0.02Ω康铜丝取样电流信号,经R21、R14、C19进RM621 Pin5(I_in),由内部100倍放大器放大后由Pin9(I_out)输出,再经R6、可调电阻VOL、R7、C11滤波进主控芯片处理过流保护,及配合电压取样调整PWM,稳定功率输出。

3、IGBT驱动

主控芯片输出20~30KHz的PWM信号,经R9、R10、C12滤波进RM621 Pin16(PWM ctrl),经内部相位补偿、波形整形、高压限制/保护等功能调制处理后由Pin8(IGBT_drv)输出,经R15最终输出20~30KHz驱动方波,控制IGBT开关工作。

4、同步跟踪

由R17、R12、R18构成对高压相位信号的取样,由R19、R13构成对电源相位信号的取样,C17起滤除高频信号作用,经RM621内部比较器进行同步跟踪比较,输出方波,调制PWM输出,保证IGBT开关过程中的过零导通,降低IGBT损耗。同时,RM621内部另一个比较器将高压相位取样信号与基准型号进行比较,输出三角波,限制IGBT工作高压,以保护IGBT。

注意:待机状态下,U2 Pin3电压必须稍大于Pin2,高出0.2~0.3V,R17、R18、R19为1%氧化膜电阻,R12、R13为1%金属膜电阻,其阻值不能随意更改,必须严格按照PCB上丝印使用。

引脚

引脚名

静态电压/V

功 能

备 注

Pin1

u_in

1.87~2.72

电源电压、脉冲取样

 

Pin2

U_in

2.48~3.54

相位取样

3 脚比2脚高0.2~0.3V

Pin3

V_in

2.69~3.82

同步跟踪输入

Pin4

GND

0

GND地

 

Pin5

I_in

0

电流检查取样

 

Pin6

+18V

17~19

+18V电源

 

Pin7

+5V

4.9~5.1

+5V基准电源

 

Pin8

IGBT_drv

 

IGBT驱动输出

 

Pin9

I_out

 

电流检查输出

 

Pin10

u_out

 

电源电压检查输出

随输入电源电压高底变化

Pin11

Triangle -wave

 

三角波形成

 

Pin12

 

 

Pin13

Int_out

 

高压、脉冲保护输出

 

Pin14

Switch ctrl

 

开/关机控制

关机0V、开机5V

Pin15

Save delay

 

保护延迟

 

Pin16

PWM ctrl

 

PWM(功率)控制

 

表1  U2(RM621A)引脚功能及参数表

主控芯片各引脚功能及参数

    主控芯片的主要功能,是通过人机对话,完成实现工作各种功能任务。对电压/电流取样信号、IGBT/炉面温度取样信号、PWM驱动信号、脉冲高压保护信号进行综合调校处理,保护IGBT等各元器件的安全,使电磁炉能正常稳定工作。(如图5)

图5  U1主控芯片功能框图

引脚号

引脚名

静态电压/V

功 能

备 注

Pin1、2、8、9、10、19、20

 

 

实现人机对话

接控制灯板,不同型号电压差异较大

Pin3

u_AD

1.2~1.69

电源电压检测输入

随输入电源电压高底变化

Pin4

I_AD

0

电流检测输入

 

Pin5

GND

0

芯片地

 

Pin6

T_potAD

0

炉面温度检测

随室温及炉内温度而变化

Pin7

T_igbtAD

0.34~0.4

IGBT温度检测

随室温及炉内温度而变化

Pin11

Switch

0

开/关机控制

关机0V、开机5V

Pin12

INT_in

5V

高压、脉冲保护

 

Pin13

PWM_out

0

PWM(功率)控制

 

Pin14

BUZ

0

蜂鸣器

 

Pin15

FAN

0

风扇控制

关机0V、开机5V

Pin16

Vdd

4.9~5.1

芯片电源

 

Pin17

OSCO

2.2~2.4

外接4MHz晶振

 

Pin18

OSCI

 

表2  U1主控芯片引脚功能及参数表

四、故障代码与检修

 

故障代码

故障原因

E0(E-0)

无锅或锅具材质不适用

E1(E-1)

IGBT热敏电阻开路或短路

E2(E-2)

炉面热敏电阻开路或短路

E3(E-3)

电源电压过高

E4(E-4)

电源电压过低

E5(E-5)

电流过高或过低

表3  故障代码表

1、E0(E-0)无锅或锅具材质不适用保护

检修:1、检查锅具材质是否铁锅或不锈钢锅、锅底平面直径是否大于12cm、锅具底部是否凹凸不平,是否放在瓷板中间;

2、按“主回路常见故障及检修”中“不启动(检不到锅)或功率间歇输出”排查;

2、E1(E-1)IGBT热敏电阻开路或短路保护

检修:1、检查风扇是否转动、风扇引线插针、Q1:S8050是否正常;

2、检查电磁炉底部进风口及出风口处是否通风顺畅;

3、检查IN2、R5、ZD1稳压管、C7是否正常;

注意:IN2为负温度系数热敏电阻,规格为3990 NTC100K±5%,室温下其阻值约为100K;

3、E2(E-2)炉面热敏电阻开路或短路保护

检修:1、若室温过低则开机工作约2分钟后故障代码将自动消失;

2、检查POT引线及插座CN2A是否接触良好,IN1、R4、C6是否正常;

注意:IN1为负温度系数热敏电阻,规格为3990NTC100K±3%,;室温下其阻值约为100K;

4、E3(E-3)或E4(E-4)电源电压过高或过低保护

检修:1、按“开关电源常见故障及检修”排查,再进行下一步骤;

2、检查U1 Pin3(u_AD) 电压是否在1.2~1.69范围内,U2的Pin1(u_in)电压是否在1.87~2.72V范围内;

3、检查R1、R2、R3、C4、C5是否正常;

4、更换U2:RM621A;

5、E5(E-5)电流过高或过低保护

检修:检查U2、VOL、R6、C11是否正常。

五、维修技巧及维修注意事项

维修技巧

维修中,在不确定故障是否完全排除的情况下,为了避免在通电试机状态下再次烧机损坏,下列介绍两种检测技巧。

1、阻容线检测法

可用一根带插接端子的两线电源线,将其中一根线中间剪断,串接一组由5uf/275VAC MKP无极性电容与150K/2W左右电阻并联的阻容电路,并用绝缘胶布包好,就做成了一根阻容电源线。

检测时,用阻容电源线暂换下电磁炉上原装的电源线,利用阻容负载降压作用上电检测,可检测开关电源故障及电路中是否有存在短路。例如,对于我司的电磁炉产品,用阻容电源线通电,若听到蜂鸣器“Bi”一声叫,用万用表检查到18V和5V电压输出正常,则说明开关电源回路和主回路中不存在短路故障,否则继续排查,直到故障排除为止。上电检查过程中,即使电路中仍然存在故障而处于短路状态,也不会造成再次烧机而损坏其它好的元器件,甚至伤害人体。

阻容电源线检测法的优点是操作简单,安全快捷,缺点是只能在电磁炉待机状态下检测,而不能在工作状态下检测。

2、负载检测法

在火线或零线中串接一组由40W以上灯泡与一个控制开关A并联的负载,再经开关K连插座。当开关K闭合时,灯泡处于短路状态;当开关K断开时,灯泡处于导通状态。

检测时,电磁炉接上插座,先断开开关K,电磁炉通电,开机工作,若电磁炉仍然存在故障而短路,此时灯泡会亮,以保护电磁炉瞬间短路时不会大面积烧坏元器件,在此灯泡起到负载的作用。

负载检测法的优点是能检测电磁炉工作状态下是否正常,电路短路瞬间起保护作用,避免损害其它好的元器件,缺点是仍然会烧坏个别元器件。

维修注意事项

1、功率可调电阻器VOL老化或松动,易引起电磁炉功率超标、过载,导致IGBT过热损坏。

处理方法:更换并重新调节可调电阻器,使电磁炉的最大功率跟我司同一型号电磁炉的实际功率一致,并滴漆固定;

注意:因我司电磁炉技术、工艺不断升级、整改而未能及时告知,以及受维修点设备仪器限制等原因,我司电磁炉产品的实际功率不能做统一标准,所以维修中调校功率时,请以同批次同一型号的机型实际功率为准调校。

2、更换IGBT或桥堆时,若螺钉没打紧,与散热器接触不良留有虚位,容易导致IGBT或桥堆散热不充分而损坏。

处理方法:散热器接触面清洁干净并加注导热硅脂,同时必需将螺丝打紧。

3、电磁炉进/出风处有异物、通风狭小、散热器油渍、污腻过多,均会导致IGBT和桥堆散热不良,过热损坏。

处理方法:按使用要求断电清除油污、改善环境、改善散热条件。

4、更换元器件时,手头上若没有同规格型号的元器件,可遵循以下原则替换。

电阻类:阻值不能变,小瓦可换大瓦,碳膜可换金膜,碳膜可换氧化膜,金膜可换氧化膜,线饶/压敏/热敏不能换,串/并联功率不能超;

电容类:容量不能变,低压可换高压,有极性可换无极性,材料/无极性不能换;

IGBT/桥堆:耐压不能变,小电流可换大电流

六、电磁炉快速检修流程(供参考)

1、仔细听取用户对电磁炉使用情况和相关故障的叙述;

2、试机验证用户的叙述;

3、断电,打开机盖,目测电路板、排线及各器件外观情况有无异常;

4、检查熔断器,若熔断保险管熔断,则表明IGBT或桥堆已有烧坏;

注意:更换熔断器后,必须保证熔断器规格正确、质量完好、防护套完好和安装正确。熔断器防护套是一个套在熔断管外面的热缩管或纤维管,当过流或短路导致熔断管爆裂时,防止熔断管玻璃的四处飞溅,避免因违反操作规程—未将电磁炉机盖装好就通电的的操作,炸机时玻璃碎片射入人眼造成人身伤害。

5、取下线圈盘,以防止维修过程中,通电试机时,又烧坏IGBT;

6、装好线圈盘(接线端子螺丝要拧紧),装好电磁炉机盖后,通电试机。

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