电磁炉的保护控制电路
为了采用比较简单低廉的电路能输出较大的加热烹调功率,电磁炉一般采用单只IGBT作为功率输出管,供电采用220V交流市电直接整流滤波供电。此时无论是IGBT的集电极电压和集电极电流都接近了最大的极限工作状态,在这种情况下;供电源出现过压及浪涌脉冲(瞬时较大幅度电压波动)、电路出现过流、负载的急剧变化(端锅、坐锅)、IGBT的过热都极易引起IGBT功率管的损坏。
为了应对以上现象出现时;能保证电磁炉不至于损坏;特别是IGBT功率输出管的安全,在电磁炉电路上都设置了相应的保护电路,它保证了电磁炉整机和元器件的安全,特别是IGBT功率输出管的安全(电磁炉90%的故障现象都是IGBT击穿)。
电磁炉内的保护电路有:
电网供电过压保护;
电网供电浪涌脉冲保护;
电磁炉整机过电流保护;
IGBT过热保护;
炉面温度保护;
IGBT过压保护等;
(某些电磁炉还具有软启动功能)。
在以上的这些保护控制电路中,保护的执行有两种类型:
一种是随机一过性的瞬间保护,这是由内部的随机保护电路控制,在出现一过性的异常(瞬时过压、过流脉冲)现象时;保护电路迅速动作瞬间关闭IGBT的工作,瞬时异常现象过去后,电路自行回复正常工作。
另一种是CPU控制的待机保护,当电路出现持续的供电异常,或电路中出现过流、过压或者元器件过热现象时;由检测电路检测的取样信号送往CPU,CPU经检测比较后发出命令控制关闭整个电磁炉工作,进入保护性待机状态,此时按动电磁炉操作面板上的启动按钮是无法开启电磁炉的。一定要把保护的原因找到;解除保护(或者排除保护的故障)才可能再次的启动电磁炉工作,对于因为元器件过热(例如IGBT工作温度过高)引起保护待机状态,必须等待温度降至安全的状态,才能再次开启电磁炉。
图5.1
CPU及保护控制电路:
图5.1所示 是一个采用一块四比较器LM339及一块8位单片机EM78P5841NP组成的一个典型的电磁炉电路(低压电源供电没有绘出)。
四比较器(U2)LM339巧妙的完成了电磁炉的振荡(U2B)、功率控制(U2A)、IGBT瞬时过压保护(U2D)及供电瞬时浪涌脉冲保护(U2C)功能。
(关于振荡和功率控制前面文章已经详细介绍)
CPU(U3)EM78P5841NP是电磁炉的控制中枢,它向面板操作按钮发出键控脉冲、时钟/数据信号,对整机实施启动/关闭及输出功率大小控制,并且采集整机安全工作状态信息,一旦出现过压过流过热等不安全现象即控制整机关机进入保护待机状态。
一、CPU控制电路:
CPU EM78P5841是一块8位(bit) RISC低功耗,高速CMOS单片机(微处理器)。
内部集有4096×13bit一次性可编程只读存储器(OTP-ROM),电磁炉生产厂家通过编写和调试控制电磁炉工作的机器码文件通过EMC编程器烧写入(掩膜)单片机。以便使这块 EM78P5841单片机具有适合控制电磁炉工作(启动/关闭、功率控制、定时、保护、报警)的能力。
CPU EM78P5841集成的单芯片具有看门狗定时器on_chip (WDT)方案OTP-ROM内存,可编程的定时/计数器,内部中断,断电模式,双PWM(脉宽调制),8-channel 10-bit A / D转换转换器和三态I / O
图5.2
图5.2是CPU EM78P5841 的引脚及引脚符号示意图。
基本特性:
精度可达到10位的 8个通道 A / D变换器
精度可达8位2个脉宽调制器(PWM)
输入引脚状态变化中断控制
主要特性工作电压:2.2-5.5V
CLK低于3.58MHz
工作温度:0-80℃
由于CPU EM78P5841 是具有8通道 A/D变换器(把外部检测的模拟量变成内部中断的控制量),所以,可以对电磁炉的供电及输出电路的过压、过流、过热等模拟量信息进行检测,并实施保护控制。
该电磁炉应用的CPU(U3) EM78P5841 主要引脚功能:
引脚 功能
1 蜂鸣器报警信号输出;
2 数据信号(DATA)接控制面板的8位移位寄存器(SN74HC164);
3 时钟信号(LCK)接控制面板的8位移位寄存器(SN74HC164);
4 VDD 5V 供电;
5 接瞬间保护控制电路(当故障出现延时,控制保护)低电平保护;
6 接地;
7 控制面板键控信号I/O端口;
8 控制面板键控信号I/O端口;
9 控制面板键控信号I/O端口;
10 控制面板键控信号I/O端口;
11 控制面板键控信号I/O端口;
12 电磁炉内部降温风扇控制输出端口;
13 复位;
14 中断 I/O端口;
15 PWM脉宽调制(去面板);
16 电磁炉PWM脉宽调制功率控制信号输出(去U2A功率控制电路);
17 锅底温度检测输入端(接热敏NTC1);
18 电磁炉整机过流检测输入端(接220V输入的电流互感器);
19 220V供电过压检测输入端;
20 电磁炉输出功率管IGBT 温度过热检测输入端(接热敏NTC2)
以上是电磁炉控制CPU EM78P5841各个引脚的功能,保护控制输入引脚有5脚、17脚、18脚、19脚、20脚。
其中5脚是数字量输入,电磁炉正常工作,5脚是高电平,当5脚持续低电平则电磁炉进入保护。这是IGBT功率管Q1输出过压的保护控制输入端,当Q1出现持续性的过压时,该脚持续性低电平,电路通过中断控制进入保护性的关机。其它的17脚、18脚、19脚、20脚都是模拟量输入,经过比较器电路(A/D)控制中断进入关机状态。
图5.3所示就是此电磁炉 CPU各主要引脚功能标注图:
知道了 CPU的各个引脚的功能,检修不动的及保护待机的电磁炉也就有方向了。
介绍这个电磁炉CPU的控制作用,就必须要知道14脚的中断 PAN 控制作用。
CPU 14脚中断控制作用: 1、启动/关闭(定时)。2、锅检。3、强制停机。
CPU PAN 中断控制作用
CPU 14脚:开机瞬间U2B 8脚电位高于9脚14脚输出低电平;IGBT截止。此时CPU14脚输出一个正脉冲;IGBT瞬间导通;激发L C谐振回路产生减幅振荡,减幅振荡信号经过R7、R11回送到U2B的输入端,U2B 9脚输出方波,该方波信号经过PAN线回送到CPU 14脚;在内部经过250us时间端判断;是否有8个周期脉冲,(只有规定的锅具才会有8个脉冲—称为;锅检),另外当电磁炉的IGBT管、锅温、整机总电流超过规定值CPU pwm输出停振信号14脚当输出低电平则强制振荡停止工作。在电磁炉正常工作是14脚是“悬空”
(关于电磁炉的启动/关闭、锅检的原理前面文章已经详细介绍)
图5.3
为了应对以上现象出现时;能保证电磁炉不至于损坏;特别是IGBT功率输出管的安全,在电磁炉电路上都设置了相应的保护电路,它保证了电磁炉整机和元器件的安全,特别是IGBT功率输出管的安全(电磁炉90%的故障现象都是IGBT击穿)。
电磁炉内的保护电路有:
电网供电过压保护;
电网供电浪涌脉冲保护;
电磁炉整机过电流保护;
IGBT过热保护;
炉面温度保护;
IGBT过压保护等;
(某些电磁炉还具有软启动功能)。
在以上的这些保护控制电路中,保护的执行有两种类型:
一种是随机一过性的瞬间保护,这是由内部的随机保护电路控制,在出现一过性的异常(瞬时过压、过流脉冲)现象时;保护电路迅速动作瞬间关闭IGBT的工作,瞬时异常现象过去后,电路自行回复正常工作。
另一种是CPU控制的待机保护,当电路出现持续的供电异常,或电路中出现过流、过压或者元器件过热现象时;由检测电路检测的取样信号送往CPU,CPU经检测比较后发出命令控制关闭整个电磁炉工作,进入保护性待机状态,此时按动电磁炉操作面板上的启动按钮是无法开启电磁炉的。一定要把保护的原因找到;解除保护(或者排除保护的故障)才可能再次的启动电磁炉工作,对于因为元器件过热(例如IGBT工作温度过高)引起保护待机状态,必须等待温度降至安全的状态,才能再次开启电磁炉。

CPU及保护控制电路:
图5.1所示 是一个采用一块四比较器LM339及一块8位单片机EM78P5841NP组成的一个典型的电磁炉电路(低压电源供电没有绘出)。
四比较器(U2)LM339巧妙的完成了电磁炉的振荡(U2B)、功率控制(U2A)、IGBT瞬时过压保护(U2D)及供电瞬时浪涌脉冲保护(U2C)功能。
(关于振荡和功率控制前面文章已经详细介绍)
CPU(U3)EM78P5841NP是电磁炉的控制中枢,它向面板操作按钮发出键控脉冲、时钟/数据信号,对整机实施启动/关闭及输出功率大小控制,并且采集整机安全工作状态信息,一旦出现过压过流过热等不安全现象即控制整机关机进入保护待机状态。
一、CPU控制电路:
CPU EM78P5841是一块8位(bit) RISC低功耗,高速CMOS单片机(微处理器)。
内部集有4096×13bit一次性可编程只读存储器(OTP-ROM),电磁炉生产厂家通过编写和调试控制电磁炉工作的机器码文件通过EMC编程器烧写入(掩膜)单片机。以便使这块 EM78P5841单片机具有适合控制电磁炉工作(启动/关闭、功率控制、定时、保护、报警)的能力。
CPU EM78P5841集成的单芯片具有看门狗定时器on_chip (WDT)方案OTP-ROM内存,可编程的定时/计数器,内部中断,断电模式,双PWM(脉宽调制),8-channel 10-bit A / D转换转换器和三态I / O

图5.2是CPU EM78P5841 的引脚及引脚符号示意图。
基本特性:
精度可达到10位的 8个通道 A / D变换器
精度可达8位2个脉宽调制器(PWM)
输入引脚状态变化中断控制
主要特性工作电压:2.2-5.5V
CLK低于3.58MHz
工作温度:0-80℃
由于CPU EM78P5841 是具有8通道 A/D变换器(把外部检测的模拟量变成内部中断的控制量),所以,可以对电磁炉的供电及输出电路的过压、过流、过热等模拟量信息进行检测,并实施保护控制。
该电磁炉应用的CPU(U3) EM78P5841 主要引脚功能:
引脚 功能
1 蜂鸣器报警信号输出;
2 数据信号(DATA)接控制面板的8位移位寄存器(SN74HC164);
3 时钟信号(LCK)接控制面板的8位移位寄存器(SN74HC164);
4 VDD 5V 供电;
5 接瞬间保护控制电路(当故障出现延时,控制保护)低电平保护;
6 接地;
7 控制面板键控信号I/O端口;
8 控制面板键控信号I/O端口;
9 控制面板键控信号I/O端口;
10 控制面板键控信号I/O端口;
11 控制面板键控信号I/O端口;
12 电磁炉内部降温风扇控制输出端口;
13 复位;
14 中断 I/O端口;
15 PWM脉宽调制(去面板);
16 电磁炉PWM脉宽调制功率控制信号输出(去U2A功率控制电路);
17 锅底温度检测输入端(接热敏NTC1);
18 电磁炉整机过流检测输入端(接220V输入的电流互感器);
19 220V供电过压检测输入端;
20 电磁炉输出功率管IGBT 温度过热检测输入端(接热敏NTC2)
以上是电磁炉控制CPU EM78P5841各个引脚的功能,保护控制输入引脚有5脚、17脚、18脚、19脚、20脚。
其中5脚是数字量输入,电磁炉正常工作,5脚是高电平,当5脚持续低电平则电磁炉进入保护。这是IGBT功率管Q1输出过压的保护控制输入端,当Q1出现持续性的过压时,该脚持续性低电平,电路通过中断控制进入保护性的关机。其它的17脚、18脚、19脚、20脚都是模拟量输入,经过比较器电路(A/D)控制中断进入关机状态。
图5.3所示就是此电磁炉 CPU各主要引脚功能标注图:
知道了 CPU的各个引脚的功能,检修不动的及保护待机的电磁炉也就有方向了。
介绍这个电磁炉CPU的控制作用,就必须要知道14脚的中断 PAN 控制作用。
CPU 14脚中断控制作用: 1、启动/关闭(定时)。2、锅检。3、强制停机。
CPU PAN 中断控制作用
CPU 14脚:开机瞬间U2B 8脚电位高于9脚14脚输出低电平;IGBT截止。此时CPU14脚输出一个正脉冲;IGBT瞬间导通;激发L C谐振回路产生减幅振荡,减幅振荡信号经过R7、R11回送到U2B的输入端,U2B 9脚输出方波,该方波信号经过PAN线回送到CPU 14脚;在内部经过250us时间端判断;是否有8个周期脉冲,(只有规定的锅具才会有8个脉冲—称为;锅检),另外当电磁炉的IGBT管、锅温、整机总电流超过规定值CPU pwm输出停振信号14脚当输出低电平则强制振荡停止工作。在电磁炉正常工作是14脚是“悬空”
(关于电磁炉的启动/关闭、锅检的原理前面文章已经详细介绍)
