金灶牌KJ-08H型电磁茶炉电路分析

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金灶牌KJ-08H型电磁茶炉电路分析

  (1)电源电路

    根据实物绘出该机电路原理图,附图为主板电路。该机供给加热线盘及IGBT管的300V直流电压的整流电路与常见的电磁炉电路无多大差别。此处不再赘述。220V交流电压除了为IGBT管提供工作电压外,还经D1、D2与整流桥堆DC1中的两个整流臂组成桥式整流电路,经R1、R2限流,C2滤波后供给U1(VIPer12A)。

  VIPerl2A是一块开关电源专用芯片,在本机电路中将VIPer12A接成串联型开关电路形式,其中D3为续流二极管,开关电源输出18V直流电压经C5、L2、C6滤波后作为整机控制电路的低压供电电源。

  (2)加热脉冲产生电路

    此电路以U3(UC3842)为核心。它是电流模式类开关电源专用PWM控制芯片。

  当UC3842⑦脚加上18V直流电压后,其内部电路开始工作,⑧脚输出5V基准电压,该电压经R9、R12对C10充电,U3④脚电压上升形成锯齿波电压的正程部分。当C10两端电压充电到2.8V时,U3⑥脚输出高电平加热脉冲,经R3、R4加至Q1的G极,Q1导通。

  U3⑥脚输出的高电平加热脉冲还经R5、D9钳位,R6、R7分压后对C12进行充电。当C12电压被充至1v时,U3⑥脚降为低电位,加热脉冲结束,Q1截止。

  (3)主加热回路及同步电路
 
     主加热同路由加热线盘L、IGBT管Q1、谐振电容C14组成;同步电路由U2-2、Q2及其周边元件组成。当有加热脉冲到达Q1的G极时,Q1导通,其c极电压下降,300V直流电压经L、Q1流通。此时,L两端产生左正右负的感应电压,该电压经分压电路R15~R19分压后加至U2-2输入端,使其⑨脚电压大于⑧脚电压。在静止状态,电路设计使U2-2的⑧脚电压略低于⑨脚电压,⑩脚输出高电位,Q2导通,C9左端被充电至接近5V电压,右端为低电位。Q1导通后c极电压下降,不会改变U2-2原来的工作状态。

  在U3⑥脚输出的加热脉冲结束后,Q1截止,由于电感中的电流不能突变。流经L的电流向C14充电,同时,L两端产生的感应电压极性反向,变为左负右正。这一电压经分压电路后使U2-2的⑨脚电压小于⑧脚电压,14脚为低电位,Q2截止,C9两端所充电压经R12、R13放电。随着L中电流对C14的充电,C14两端电压逐渐上升。当C14两端被充至电压最高时,即为Q1逆程峰值电压的最高值。

  随后,C14反过来对L放电,当C14两端放电至电压最低时,L中的放电电流最大。此后,L两端感应电压极性又发生翻转,即变为左正右负,该电压促使L中的电流经C13、Q1中的二极管流通。这一时段L两端左正右负的感应电压作用到U2-2,使其⑨脚电压大于⑧脚电压,14脚恢复为高电位状态,Q2导通,其e极为高电位,5V电压又开始对C9进行充电。由于电容两端电压不能突变,在Q2导通瞬间,R极高电压经C9左端耦合到右端,又经C10耦合到U3④脚。于是,U3内部振荡器输出正脉冲至或非门。如上所述,在振荡器输出的正脉冲下降沿U3⑥脚输出加热脉冲,Q1重新进入导通状态。由于同步电路的存在,使Q1在反峰电压过零后U3才输出加热脉冲,保证Q1工作的安全。

  (4)电流检测及火力控制

    在整流滤波电容前端设置了一个电流互感器T1,其次级输出电压的高低间接反映了流过IGBT管的电流大小。T1次级输出的交流电压经。D5~D8整流(D5、D6印板上标注为二极管符号,实际安装为2kΩ电阻)后加至U2-1的⑥脚,U2-1的⑦脚加有由控制板送来的火力控制信号。当U2-1⑥脚电压小于⑦脚电压时,①脚输出高电平,U3内部比较器C2受U3③脚电压控制。在Q1导通电流增大时,U2-1⑥脚电压也随着上升,当其电压达到并超过⑦脚电压时,①脚跳变为低电位,U3内部比较器C2反相输入端电位下降,U3⑥脚下降为低电位。

  关闭加热脉冲的输出。显然,U2-1⑦脚电压高低决定了电磁炉火力的大小。


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  (5)CPU及控制电路据
  
    实物绘出电路图见附图。该机采用的CPU为三星的S3F9454BZZ-DKB4,所需5V工作电压由U3⑧脚提供。CPU15脚为开/关机控制,待机(OFF)时为高电位。13脚为火力控制,待机时为低电位。待机状态下,U3②脚为高电位,①脚为低电位(<1V),⑥脚无加热脉冲输出,Q1处于截止状态。控制板上的S3键为“手动”开机键,S2键为“自动”开机键,S1键为“关机”键。当按下S2或S3键后,CPU 15脚变为低电位,U3②脚电压小于2.5V,U3启动工作,⑥脚输出高电平加热脉冲,Q1导通,T1次级产生Q1导通电流的脉冲电压,由D5~D8熬流后经CON8(CON2)⑤脚返回CPU的 12脚作为锅检脉冲。如果CPU检测到返回的脉冲信号符合要求,则继续维持15脚输出低电平开机状态;反之,则立刻使15脚恢复为高电平,即时使U3关闭加热脉冲。CPU 13脚输出火力控制信号,由于本机专为烧水泡茶之用,故无需火力调整,只需输出固定控制电压(实测开机状态下CON2④脚PW端电压为4.0V)。CPU 17脚为风扇控制,开机后该脚输出高电平,Q1导通,直流风扇M转换,关机后该脚维持输出高电平一段时间,以使电磁炉内部余热充分散尽。⑤脚负责输出声音报警信号,推动蜂鸣器PFD1发声。

  (6)保护电路

     1)IGBT管c极过压保护  电磁茶炉开机后,U3②脚电压降低,当Q1 C极反峰电压过高时,经R18、R19、R16分压后的电压经R27、R28再分压后使U3②脚电压升高,即时关闭⑥脚输出的加热脉冲。

  2)市电过压、欠压保护  300V直流电压经分压电路R17、R15分压后,再经R20、CON8(CON2)①脚、D2送至CPU电压控制端14脚。该脚电压若超出正常范围,CPU将发出相应报警信号并同时关机。

  3)炉面温度检测  RT为安装于炉面底部的负温度系数热敏电阻,炉面温度越高,由R21与RT分压后的电压越低。

  该电压送至CPU 16脚,CPU根据该脚电压变化情况判断锅底温度。工作于“自动”状态时,在锅内的水烧开后CPU将执行关机。如果水壶内水烧干造成空烧,在温度达到设定值后,CPU也将执行保护关机。

  4)IGBT管超温保护  IGBT管散热器装有温控开关QT,用于检测IGBT管工作时的温升。一旦散热器温度达到QT的动作温度值,QT内触点断开,CPU执行保护关机并发出报警信号。


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