由LM339构成的电磁炉

下面以美的PSY18B/18C电磁炉为例，介绍以LM339为核心组成的电磁炉电路读图方法。美的PSY18B/18C电磁炉由300V供电电路、主电路(LC谐振电路)、驱动电路、供电电路、保护电路、操作控制电路等组成。，如图4-43和图4-44所示。

给个提示

美的PVY22A和PSY18B电磁炉的主板构成基本相同，维修PVY22A电磁炉时也可以参考这部分。

图4-43 PSY18B/18C电磁炉主板电路

图4-44 PSY18B/18C电磁炉操作及显示板电路

1.电源输入电路

市电输入电路的核心元件是保险丝300、滤波电容器C300、整流堆DB1和滤波电容器C14，辅助元件是电流互感器CT300和变阻器ZNR300，如图4-43所示。

本机输入的市电电压通过FUSE300输入，经C300抑制高频干扰脉冲后，第一路送至电压检测电路和市电过零检测电路。第二个电路通过CT300的初级绕组连接到DB1的交流输入端。市电由DB1、L1和C14组成的桥式整流滤波电路整流滤波，在C14两端产生约300V的d C电压。这个电压不仅给功率变换器(主电路)供电，也给低压供电电路供电。电源输入电路的ZNR300用于电源过压保护。当市电电压过高时，ZNR300击穿，引起FUSE300过流熔断，切断市电输入电路，避免C14、功率管、开关电源元件的过压损坏。

2.电源电路

本机电源电路是由电源模块IC1(VIPer12A)和开关变压器L101组成的串联开关电源。

(1)电源转换电路

电源变换电路的核心元件是电源模块IC1、开关变压器L101、续流二极管D33、滤波电容EC22和稳压器U2，如图4-43所示。

300V的电压经D101隔离、R101限幅、滤波电容EC101滤波后施加到IC1的电源端σ~⑧引脚。这个电压不仅加到开关管的D端给它供电，还通过高压电流源给连接到IC1④引脚的滤波电容EC20充电。当EC20两端建立的电压使IC1的④脚电压达到14.5V时，其内部的60kHz脉宽调制器等电路开始工作，该电路产生的激励脉冲使开关管工作在开关状态。开关导通过程中，两端电压通过开关的D/S极、开关变压器的初级绕组L101和EC22形成充电电路，不仅给EC22充电，还在L101的初级绕组上产生左正和右负电动势。当开关断开时，流经初级绕组的传导电流消失。由于电感中的电流不会突然变化，初级绕组通过自感产生右正左负的电动势。第一路电动势经D30整流、EC20滤波后产生约40V的电压，代替启动电路向IC1供电。第二个电路是由EC22和D33组成的放电电路，为EC22不断补充能量，使EC22在一个振荡器周期内获得能量。所以开关电源不仅比并联开关电源效率高，而且由于开关管的D极和S极之间的电压比较低，所以没有尖峰吸收电路。

电源工作后，EC22两端产生的18V电压为功率管驱动电路、振荡器、保护电路等供电。同时，L101二次绕组输出的脉冲电压经D31整流，经EC21、EC24滤波后产生12V电压，不仅给风扇电机供电，还得到三端稳压器U2(7805)稳压的5V DC电压，给微处理器(CPU)、操作键电路、指示灯等供电。

(2)稳压控制电路

稳压电路的核心部件是电源模块IC1、开关变压器L101、稳压管Z10和滤波电容EC20。

当市电电压升高或负载变轻时，开关电源的输出电压升高。滤波电容EC20两端上升的电压加强了稳压器Z10的击穿导通程度，增加了提供给IC1③引脚的误差电压。经过其内部电路处理后，开关电源的导通时间缩短，开关变压器L101中存储的能量减少，开关电源的输出电压下降到正常值。反之，稳压控制过程则相反。因此，通过该电路的控制，可以保证开关电源的输出电压不受市电电平和负载重量的影响，实现稳压控制。

(3)欠压保护电路

当D30或EC22故障时，IC1的④脚不能建立14.5V以上的电压，其内部电路不能启动。如果D30开路或L101异常，EC20两端供给的电压低于8V，U1的欠压保护电路就会动作，从而防止开关管因励磁不足而损坏。

3.系统控制电路

参见图4-43。该机的系统控制电路以U1微处理器(TMP86C807M/N)为核心。

微处理器的基本工作状态电路主要包括电源电路、复位电路和时钟振荡电路。该电路的核心元件是微处理器U1(TMP86C807M/N)、晶体管Q3、稳压器Z1和晶体振荡器XL200。

①电源。低压电源输出的5V电压经EC16滤波后，加到微处理器U1的电源端⑤，为U1内部电路供电。

②复位。复位电路由Q3、Z1等元件组成。启动瞬间，5V电源电压在滤波电容的作用下从0逐渐上升到5V。当电压低于3.4V时，Q3的发射极电位不能超过基极电位0.7V，因此Q3关断，其集电极电位处于低电平，使得U1的复位信号输入端8输入低电平复位信号，U1的内部存储器、寄存器等电路开始复位。当5V电源电压超过3.4V时，Q3导通，其C极输出的高电平电压经C7滤波后加到U1⑧引脚，复位后U1内部电路开始工作。

③时钟信号。U1上电时，其内部振荡器开始工作，与②、③脚相连的晶振XL200振荡产生一个8MHz的时钟信号。分频后，该信号被用作U1的参考频率。

4.待机/开机控制电路

待机和启动控制电路的核心元件是微处理器U1和控制管Q6，辅助元件是Q1和Q2、风扇电机和蜂鸣器。

(1)备用控制

U1获得上述三个基本工作条件后开始工作，U1输出自检脉冲，确认电路正常后进入待机状态。U1 21引脚输出蜂鸣器驱动信号，驱动BUZ1发声，控制指示灯和显示屏发光。同时，U27引脚输出高电平功率管使能控制信号。该控制信号通过R22限流使Q6导通，使比较器IC3C ⑧引脚和IC3D 10引脚的电位为低。当IC3C的⑧引脚为低电平时，IC3C的第14引脚输出高电平开启Q8，而当IC3D的第10引脚为低电平时，IC3D的第13引脚输出高电平控制信号关闭Q9。Q8导通，Q9关断后，功率管IGBT1关断，机器处于待机状态。

(2)启动控制

电磁炉待机期间，按下开/关键后，U1从内存中调出软件设置的默认工作状态数据:首先，控制面板上的指示灯显示电磁炉的工作状态；其次，U1 27输出低电平控制信号关断Q6，解除关断驱动电路的控制；第三，U1的28针风扇控制端输出高电平控制信号，经R3电流限制，再经Q2辐射放大，Q1反相放大，给风扇电机的绕组供电，使风扇电机带动风扇转动，迫使散热片散热，防止功率管过热而不能正常工作。

D1是用于保护Q1的箝位二极管。Q1被切断后，电机绕组会在Q1的集电极上产生一个很高的反峰值电压，通过D1放电到12V电源，避免了Q1的过电压伤害。

5.电位计检测电路

pot检测电路的核心元件是微处理器U1、谐振线圈(coil)、谐振电容C15、比较器IC2、R37和R7，辅助元件是Q6、Q8和Q9，如图4-43所示。

启动后，由于U1 27脚输出的功率管使能控制信号为低电平，Q6关断，其集电极电位为高电平。经IC3C和IC3D比较放大后，高电平电压从13脚和14脚输出。高电平信号经Q9和Q8推挽放大，再经R58和R59限流，驱动功率晶体管IGBT1导通。IGBT1导通后，谐振线圈(coil)和C15进入电压谐振状态。C15右端产生的脉冲电压由R35和R36限流，然后由C17滤波并施加于IC2A的引脚σ。左端产生的脉冲经R37和R7分频后施加于IC2A的④引脚，因此IC2A的②引脚输出PAN脉冲，该脉冲施加于U1的19引脚。当在炉面上放置合适的锅时，由于负载，流过功率管的电流增大，谐振电路的工作频率降低。IC2A输出的PAN脉冲在单位时间内减少到3 ~ 8个。经U1检测后，判断炉面上已经放置了合适的锅，于是控制PWM端输出功率调节信号，电磁炉进入加热状态。反之，如果判断炉面上没有放锅或放锅不合适，则控制电磁炉停止加热，U1 21输出报警信号，驱动蜂鸣器BUZ1发出报警。同时，u1控制显示屏显示故障代码，提醒用户没有放锅或放锅不合适。

6.同步控制，锯齿脉冲形成电路

同步和锯齿脉冲形成电路的核心元件是谐振脉冲采样电路(限流电阻)、IC2 (LM339)中的两个比较器(IC2C、IC2D)和定时电容C32，如图4-43所示。

谐振线圈右端的脉冲电压由R35和R36限流，由C17滤波并加到比较器IC2D的反相输入端⑩，而其左端产生的电压通过R37和R7产生的采样电压加到IC2D的非反相输入端11。启动后，U1输出的启动脉冲开启功率管IGBT1，谐振线圈产生左正和右负电动势，使IC2D的11脚电位高于其⑩脚电位。经IC2D比较，其13脚电位为高电平电压。该电压加到IC2C的⑨脚后，IC2C的14脚输出高电平电压。4引脚输出的高电平电压一直施加于IC3C的σ引脚和IC3D的σ引脚。因为2.2V的参考电压输入到IC3C的9脚和IC3D的11脚，IC3D的13脚输出低电平电压，IC3C的14脚输出低电平电压，导致Q9导通，Q8截止。此时Q9的发射极输出的电压通过R58和R59限流继续导通IGBT1，而5V电压通过R46、R45和C32组成的充电电路对C32充电。当C32充电的电压使IC2C的σ引脚电位超过其⑨引脚电位时，IC2C的第14引脚输出低电平电压。当14号管脚电位低时，C32两端的电压通过R45、D11、IC2C内部电路放电，使C32两端产生锯齿脉冲，经IC2C、IC2D比较放大后，Q9关断，Q8导通。R59使IGBT1快速关断，流过谐振线圈的传导电流消失，谐振线圈通过自感产生左负右正电动势，使IC2D的⑩脚电位高于11脚电位，导致IC2D的13脚输出低电平电压，经IC2C比较放大后，IC2C的14脚输出低电平，保证IGBT1关断。然后，无论谐振线圈对谐振电容器C15充电还是C15对谐振线圈放电，谐振线圈的右端电势将高于左端电势，并且IGBT1将不导通。因此，只有当谐振线圈通过C14和IGBT1中的阻尼管放电，IC2D的11脚电位高于τ脚电位，使IC2D的13脚电位变高，C32通过R45和D11放电，使IC2C的τ脚电位低于τ脚电位，IC2C的14脚电压才能再次输出，功率管IGBT1经驱动电路放大后再次导通，不仅实现了

7.功率调节电路

机器的功率调节电路包括手动调节和自动调节两部分。

(1)手动调节

手动功率调节电路的核心元件是微处理器U1、比较器IC2C(LM339)、电容EC3和电阻R50，如图4-43所示。

当输出功率需要增加时，U1 22引脚输出的功率调整信号PWM的比值增加，R50、EC3和C9平滑滤波器产生的DC控制电压增加。该电压通过R40施加到比较器IC2C的同相输入端⑨，而锯齿波信号输入到IC2C的反相输入端⑧，因此延长了IC2C的14个引脚输出的激励脉冲的高电平时间。经过IC3C和IC3D比较放大后，通过Q8和Q9推挽放大延长了功率晶体管IGBT1的导通时间，增加了提供给谐振线圈(coil)的能量和功率。相反，如果U1 22引脚输出的功率调节信号的比值减小，则提供给谐振线圈的能量减少，加热温度低。

(2)自动调节

自动功率调节电路的核心元件是电流互感器CT300、微处理器U1、电位器VR1和整流管D4 ~ D7，如图4-43所示。

当加热功率因市电降低而降低时，流经功率管的传导电流降低，导致CT300次级绕组的输出电压降低，C13滤波、R24和电位器VR1限压、D4 ~ D7整流得到的采样电压(脉动DC电压)降低。电压一路送到功率管过流保护电路；另一方面，由R38限流和EC2滤波产生的DC采样电压增加。被U1 26脚内部电路识别后，U1 22脚输出的功率调整信号的比例降低。如上所述，功率管IGBT1的导通时间缩短，流过谐振线圈的电流减小，加热功率降低。反之，控制过程则相反，从而实现电流的自动调节。

给个提示

VR1是一个电位计，用于设置最大采样电流。调整它可以改变引脚26输入到U1的电压电平，这也可以改变U1输出的功率调整信号与空的比值。

8.商用过零检测电路

本机电源过零检测电路(电源瞬时断电保护电路)的核心元件是D301、R308、R71、Q4和微处理器U1，如图4-43所示。

电源电压由D301进行半波整流，以产生脉动DC电压，该电压由R308和R71采样，由C40滤波，并施加到Q4的基极。放大后，其集电极的反相电压就是过零检测信号。该信号施加于U1的引脚17。如果U1识别出17脚输入的过零检测信号正常，U1输出正常控制信号，使电磁炉正常工作；如果17针输入的过零检测信号异常，U1将输出控制信号，停止电磁炉，实现电源瞬时断电保护。

当市电异常或电路异常，使U1的17脚无法输入正常的市电过零检测信号时，U1会控制电磁炉停止工作，驱动蜂鸣器发出警报，控制显示屏显示“e 1”故障码，表示机器进入市电过零异常的保护状态。

9.18V电源电压低保护电路

18V低电源电压保护电路的核心元件是R28、Z4和LM339中的比较器IC3B，如图4-43所示。

18V电压通过R28限流稳压管Z4一路调节产生10V电压，施加到IC3B的σ脚和IC3A的⑤脚作为参考电压；通过R21和R63对另一个电路采样产生的电压超过10V，这个电压施加到IC3B的σ引脚。18V电压正常时，IC3B的σ引脚电位高于σ引脚输入的参考电压，因此IC3B的σ引脚内部电路处于开路状态。5V的电压通过R15，既切断了D20，又不影响IC3C的σ脚和IC3D脚的电位，加到U1的18脚，经U1识别后控制电磁炉正常工作。开关电源或18V电源电路异常，导致18V电压下降。R21和R63采样的电压低于10V。IC3B比较后，IC3B的①脚内部电路导通。一方面，IC3C的σ引脚和IC3D的σ引脚的电位被D20箝位到低电平，IC3C和IC3D处理后驱动管Q9关断，Q8导通，功率管IGBT1关断，避免了由于激励不足可能造成的功率管损坏；另一方面，将U1的18脚电位设为低电平，U1识别后，U1输出的功率管调整信号的比值为0，实现18V电源低保护。

10.异常电源电压保护电路

电源电压异常保护电路的核心元件是D300、R309、R8、Q7和微处理器U1，如图4-43所示。

电源电压由D300半波整流，由R309和R8分压，然后由Q7放大。从其发射极输出的电压经EC4滤波后施加到U1的引脚23。当电源电压正常时，U1 23脚的输入电压也正常。经U1识别后，控制电磁炉正常工作。当市电电压异常时，U1的23脚输入电压必然会异常。在得到U1的认可后，U1将控制功率管停止工作，以防止功率管和其他组件因市电电压异常而损坏。同时驱动蜂鸣器报警，控制显示屏显示故障代码，表示机器进入市电异常保护状态。市电低于170V时显示的故障码为E7，市电高于250V时显示的故障码为E8。

11.电涌保护电路

浪涌保护电路的核心元件是采样电阻R39、R27和R2以及比较器IC3A(LM339)，如图4-43所示。

通过整流器堆DB1对电源电压进行桥式整流产生的电压被R39、R27和R2分压，然后施加到IC3A的反相输入端④，而IC3A的同相输入端⑤输入10V参考电压。市电正常时，IC3A的σ引脚电位高于σ引脚输入的参考电压，因此IC3A的σ引脚内部电路处于开路状态。如18V低电源电压保护电路所述，电磁炉工作正常。当市电出现浪涌脉冲，使IC3A的④脚电位超过10V时，IC3A比较后，IC3B的②脚内部电路导通。如上所述，电磁炉停止工作，实现浪涌脉冲保护。浪涌脉冲消失后，电磁炉又会工作。

12.功率管集电极过压保护电路

本机功率管集电极过压保护电路的核心元件是采样电阻R35、R36、R42、R20、R56、R51和比较器IC2B，如图4-43所示。

5V电压由采样电阻器R56和R51采样，并且大约4V的参考电压被施加到IC2B的非反相输入端子σ。同时，由功率晶体管IGBT1的集电极产生的反峰值电压由R35、R36、R42和R20分压，并施加到IC2B的反相输入端⑥。当IGBT1的集电极产生的反峰电压正常时，IC2Bσ管脚的输入电压低于σ管脚电位，IC2Bσ管脚内部电路处于开路状态，不影响IC2C的⑨管脚电位，电磁炉正常工作。当IGBT1的集电极产生的反峰电压过高时，IC2Bσ引脚的电位通过采样超过σ引脚的电位，于是IC2Bσ引脚内部电路导通，功率调节电压被R49箝位到低电平，使IC2C的14个引脚输出的激励电压与空的比值降低到0，IGBT1关断，避免了过压损坏。当IGBT1的集电极反峰电压恢复正常，IC2B ⑥引脚的电位低于IC2B ⑥引脚的电位时，IC2B⑥引脚的内部开路将恢复，IGBT1重新工作。

13.功率管过流保护电路

电源过流保护电路的核心元件是电流互感器CT300、微处理器U1、EC6、Z6和Q5，如图4-43所示。

当CT300二次绕组输出电压随谐振回路电流增大时，C13滤波、R24和电位器VR1限压、D4 ~ D7整流得到的采样电压(脉动DC电压)增大。电压一路送到功率调节电路；另一个电路通过EC6和Z6连接到Q5的基极。稳压管Z2经Q5放大后，导通并增强。EC3两端的功率调节电压通过R49设置为0，功率管关断，避免功率管等元器件过流损坏。

14.功率管过热保护电路

功率管过热保护电路的核心元件是功率管温度传感器RT1、R6、C5和微处理器U1，辅助元件是连接器CN2，如图4-43所示。

RT1为负温度系数，安装在IGBT1的散热片上，其引脚通过连接器CN2与主板相连。当功率管的散热片温度高于85℃时，RT1的阻值下降，RT1和R6采样的5V电压升高。该电压由C5滤波并施加到U1的TIGBT信号的输入端25。经U1检测后，判断散热片温度过高，使22脚输出的功率调节信号比例降低到空，缩短了功率管IGBT1的导通时间，降低了电流，限制了功率管的工作温度。当由于风扇异常等原因导致散热片温度高于95℃时，RT1的电阻值进一步降低，U1 25脚的输入电压进一步升高。U1检测后，判断功率管过热，U1立即输出加热停止信号，停止功率管工作，避免功率管过热损坏。同时驱动蜂鸣器发出警报，控制显示屏显示“E6”故障码，表示机器进入功率管过热保护状态。

给个提示

由于温度传感器RT1在功率管损坏后无法检测到功率管的温度，容易造成功率管过热损坏。为了防止这种伤害，机器还配备了RT1异常保护功能。

当RT1和连接器CN2断开或滤波电容C5短路时，U25引脚没有电压输入。经U1识别后，不仅不输出加热指令，还驱动蜂鸣器报警，控制显示屏显示故障码“E4”，表示机器进入功率管温度传感器开路保护状态。当RT1击穿或R6开路导致U1 25脚输入高电平信号，经U1识别后，不再输出加热指令，并驱动蜂鸣器报警，控制显示屏显示故障码“E5”，表示机器进入功率管温度传感器击穿保护状态。

15.炉膛表面过热保护电路

炉膛表面过热保护电路的核心元件是炉膛表面温度传感器RT2、R9、C6和微处理器U1，辅助元件是连接器CN3，如图4-43所示。

RT2为负温度系数，安装在谐振线圈中间，紧贴炉面底部。它的引脚通过连接器CN3连接到主板。当炉面温度高于220℃时，RT2的阻值急剧下降，5V的电压经RT2和R9分压后升高。经过C6滤波后，它被添加到U1 24引脚。U11检测后，判断炉面温度过高，输出加热停止信号，使功率管停止工作，进入炉面温度过热保护状态。

给个提示

因为温度传感器RT2损坏后无法检测炉面温度，所以容易扩大故障范围。因此，机器还配备了RT2异常保护电路。

当RT2故障，R9开路，使U1 24的输入电压处于高电平时，U1判断RT2故障，输出停止加热的指令，驱动蜂鸣器报警，控制显示屏显示故障代码“E2”，提醒机器的炉面温度传感器故障；当连接器CN2、RT2开路或C6被击穿，使U1 24脚的输入电压为0时，U1判断RT2开路，输出停止加热命令，驱动蜂鸣器报警，控制显示屏显示故障码“E3”，提醒机器的炉面温度传感器开路。

由专用芯片组成的电磁炉电路

以奔腾“快磁”小板组成的电磁炉为例，介绍专用芯片组成的电磁炉电路读图方法。本机由300V电源电路、主电路(L、C谐振电路)、驱动电路、电源电路、保护电路、操作和控制电路等组成。，如图4-45所示。

图4-45奔腾电磁炉电路由“快磁”小板组成

1.电源电路

机器的供电电路是以新型绿色电源模块VIPer12A(IC1)为核心的并联开关电源。

给个提示

有些电磁炉采用VIPer12A作为串联开关电源，所以它的①、②脚不是直接接地，而是接在一个18V供电的续流二极管(整流管)的负极，所以它的①、②脚在18V，这样它的④脚在40V左右。

(1)300伏电源

机器电源电压接通后，市电电压通过保险丝F1输入主板，高频干扰脉冲由高频滤波电容C1滤波，由整流桥堆整流后的300V电压给开关电源供电。另一路由扼流圈L1和电容器C15滤波，然后向功率转换器(主电路)供电。市电输入电路的压敏电阻ZMR1用于市电过压保护，避免300V电源、电源电路、功率管的过压损坏。

(2)功率转换

300V的电压通过D10输入到开关电源，经过滤波电容C11滤波后，再通过开关变压器T1的一次绕组施加到IC1(VIPer12A)的σ~⑧引脚上，不仅为其内部的开关管供电，还通过高压电流源给第四引脚连接的滤波电容C6充电。当C6两端的电压达到14.5V时，IC1中的60kHz调制控制器等电路开始工作，该电路产生的激励脉冲使开关管工作在开关状态。

开关电源工作后，T1次级绕组输出的脉冲电压经整流滤波得到DC电压:经D1整流和C3滤波产生20V电压，该电压不仅通过R6和D4加到IC1④引脚上代替启动电路向其供电，还提供给功率管、风扇电机等电路的驱动电路。5V电压由D2整流和C4滤波产生，为IC3(HT46R12)、蜂鸣器、温度采样等电路供电。

为了防止IC1中的开关管在截止时刻被过大的反峰值电压击穿，该电路在开关变压器T1的初级绕组两端有一个由R5、D3和C5组成的尖峰吸收电路。

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