金灶電磁爐原理圖
1、電源電路
+300V直流高壓電源是由220V交流市電經高壓整流橋堆（B1，型號：）整流和C7（4μF/400V）濾波直接產生的。 它是加熱線圈和IGBT管工作的主要電源。 （IC2）是低功耗智能開關電源集成電路，其引腳功能如圖2所示。該集成電路內置場效應開關管、60kHz脈寬調制器、智能調節電路以及過流、過壓和過流保護電路。過熱保護電路。 具有外圍電路簡單、輸入電壓適應范圍寬、輸出電壓穩定等優點。 本機由Z1、C5、C4、VD1、VD2、L1、C3等外圍元件組成+18V開關穩壓電源，主要給VT1、VT2、IC1（LM339）、開關繼電器及排熱風扇供電。 +5V電源也是由+18V電源產生，經78L05穩壓，C14濾波。 主要用作參考電壓源和供電控制顯示電路。
2、控制顯示電路
控制顯示電路由8位單片機芯片DK94（IC3）、8位串行輸入/并行輸出移位寄存器（IC4）、數碼管、晶體管、LED、按鈕、電阻、電容等元件，并通過一個8位連接器與主電路板連接。 其引腳功能圖如圖3所示。它是三星微控制器，可多次編程。 內部設計的軟件程序與硬件電路配合，實現智能控制。 該電路的MCU使用內部時鐘并將其從引腳3輸出到IC4()的CP輸入端(引腳8)。 MCU的引腳2輸出的串行數據被發送到IC4的數據輸入端（引腳1和2）。 MCU的4腳為上電復位端，也是“泡茶功能”輸入端S2。 在待機狀態下，每按一次“S2”，泡茶功能就會在“自動”-“手動”-“保溫”-“關茶沖泡”四種狀態之間循環。 5腳是蜂鳴器信號輸出端，用聲音來指示電磁爐的工作狀態。 6～9腳輸出的高低電平使VT6～VT9截止或導通，同時2腳輸出串行數據，3腳輸出的時鐘脈沖配合8位（本電路只使用7位） IC4的并行數據輸出到數碼管，VD7～VD11用于顯示電磁爐的各種工作情況和故障代碼。 10腳為消毒功能輸入端S1。 每按一次該鍵，消毒功能就會在“大火”-“小火”-“消毒關閉”三種狀態之間循環。
11腳為排熱風扇驅動信號輸出端。 電磁爐正常工作時，11腳輸出高電平，使VT5導通，風扇得電工作。 關機后，11腳繼續輸出高電平信號一段時間，風扇繼續工作。 、排出爐內余熱，延長電磁爐的使用壽命。 17腳為+18V開關電源檢測輸入端。 +18V電壓經電阻R30、R31降壓分壓后的采樣電壓輸入到17腳，與設定值進行比較。 當+18V電壓異常（過高、過低、條紋波電壓過大）時，電磁爐將不工作，起到保護作用。 19腳為開關繼電器控制信號輸出端。 繼電器閉合時是“泡茶”，釋放時是“消毒”。 兩臺烤箱同時使用時，“泡茶”和“消毒”分時輪流加熱。 16、18腳分別為泡茶爐和殺菌爐溫度傳感器（負溫度系數熱敏電阻）的采樣電壓輸入端。 只要其中一個熱敏電阻斷開，就會顯示故障代碼“E3”。 停機保護； 只要其中一臺灶具超溫，就會顯示故障代碼“E4”，并出現停機保護。 15腳為爐內功率器件過熱檢測輸入端電磁繼電器原理圖，Rt0負溫度系數熱敏電阻靠近IGBT管散熱片安裝。 隨著功率器件溫度升高，采樣電壓也逐漸升高，并與設定值進行比較，判斷是否過熱。 如果過熱時顯示故障代碼“E6”，則停機保護。 14腳為市電電壓檢測輸入端。 220V交流市電經B1整流、C7濾波后產生+300V直流電壓。 采樣電壓經R4、R5、R7降壓分壓后從14腳輸入，與設定值進行比較。 當市電電壓高于250V或低于160V時，電磁爐將不工作或停機保護，并顯示過高“E1”或過低“E2”故障碼。 13腳為PWM脈沖信號輸出端。 單片機根據設置指令或檢測到的數據判斷是否應該輸出PWM脈沖信號，并能自動調整輸出脈沖信號的占空比，以達到調整電磁爐輸出功率的目的。
3、同步電路
為了防止IGBT管在導通時受到大電流沖擊而損壞，需要保證施加到IGBT管G極的PWM脈沖前沿與峰值脈沖尾隨同步。 C極邊緣，由IC1d、IC1c及外圍元件組成。 電路。 待機時，IC1d的同相端（引腳11）的采樣電壓低于反相端（引腳10）的采樣電壓，引腳13處于低電平狀態，IC1d的采樣電壓由IC1c、R11、R12、R13 和 C10。 鋸齒波振蕩器以其固有頻率振蕩。 電磁爐工作時，IC1d的同相端（11腳）出現一個由IGBT管C極采樣的脈沖。 13腳輸出的同步脈沖經IC1d整形后，經C11送至IC1c等組成的鋸齒波振蕩電路。 然后將頻率和波形校正后的同步鋸齒脈沖發送至脈寬調制電路IC1b的反相端（引腳6）。
4、脈寬調制電路
該電路由IC1b 發揮作用。 同相端（7腳）加有IC3的13腳輸出的PWM脈沖，積分電路形成的控制電平與反相端（6腳）的同步鋸齒脈沖進行比較。 其原理是：當變化的DC控制電平（控制電平的電平與PWM脈沖的占空比成正比）與根據鋸齒脈沖模式變化的參考電平進行比較時，輸出端（引腳1）跳變時間會隨著鋸齒脈沖斜率上相應位置的直流電平的變化而變化，從而實現脈寬調制。
5、驅動電路
IGBT管的驅動電路由VT1、VT2及外圍元件組成，控制其通斷。 IC1b的引腳1輸出的脈寬調制脈沖加到驅動電路的輸入端。 當IC1b的1腳脈沖為高電平時，VT1導通，VT2截止，IGBT管飽和導通。 當IC1b的1腳脈沖為低電平時，VT2導通，VT1截止，IGBT管截止。
6、高壓峰值檢測及保護電路
IGBT管工作時，C極要承受+300V左右的直流電壓和諧振脈沖高壓。 為了防止C極脈沖疊加后的高電壓超過極限值而引起擊穿，由IC1a和R7、R6、R5、R17、C12等組成采樣檢測保護電路。當IGBT管正常工作時，IC1a反相端4腳采樣電壓低于同相端5腳參考電壓（+5V），2腳處于截止高阻狀態，這并不影響積分電容C13的控制電平。 電磁爐按設定功率加熱。 由于某種原因（如電源插座閃絡；LC并聯諧振電容器C8不良、失效或變值；+300V高壓濾波電容器C7漏電；積分電容器不良、失效或變值；或在起吊瞬間）或放置鍋碗瓢盆等）在C極上激發一個超高的反向峰值脈沖，使C極高壓即將達到耐壓極限時，IC1a的4腳采樣電壓較高高于引腳 5 的參考電壓，引腳 2 翻轉至低電平導通。 電阻狀態下，積分電容C13上的電壓通過2腳放電電磁繼電器原理圖，IC1b的7腳電平下降，1腳輸出的PWM脈沖寬度變窄，IGBT管導通時間縮短，高電平頻率諧振幅度減小，從而達到IGBT管過壓保護。 一旦超高反向峰值脈沖消失，電磁爐就恢復正常加熱工作。 維修流程
在繪制電路圖的過程中，筆者對整機除集成電路外的電阻、電容、電感、三極管、二極管等部件從外觀到在線或離線進行了測試，均未發現異常。 首先焊接引線并將主電路板移到外殼外以便于操作。 接通電源，“嘀”的一聲，顯示“E1”故障代碼，意思是“電源電壓過高”。 測量當時市電電壓為222V，正常。 按“泡茶”功能鍵（或消毒功能鍵），數碼管和指示燈將按說明在四種狀態之間循環，松開手后又會顯示“E1”。 然后測量相關觸點電壓：測得A點電壓為+302V，正常； 測得B點電壓為+18.4V，說明開關電源正常； 測得C點電壓為+2.73V，不正常。
拔掉其中一根+5V電源輸出跳線，再次測量，仍為+2.73V，由此可以斷定78L05損壞。 這時我起了疑心。 +5V電壓很不正常，為什么控制和顯示電路卻看起來正常呢？ 回過頭來仔細一看，發光二極管和發光二極管的工作電壓范圍是2到5.5V，而數碼管和發光二極管可以在幾毫安到20毫安的電流下發光，但亮度不同。 不仔細比較是不容易發現的。 這樣，控制顯示電路能夠工作也就不足為奇了。 更換78L05后（實測電壓為+5.18V），整機功能恢復正常。 [頁]
至此，維修之旅就結束了，但筆者總感覺還有幾個電路原理還不太明白。 上述“論文分析”是否正確？ 如果上述故障是由+5V電壓異常引起的，為什么顯示“E1”故障代碼？ 鍋檢測電路如何工作？ 因此，對修復后的整機進行測試，模擬故障情況，看看其保護情況如何，以驗證上述分析是否正確。 如果能徹底了解其工作原理，不僅該電磁爐的其他故障就迎刃而解，而且對維修其他品牌的電磁爐（灶）也有幫助。
模擬故障情況以驗證保護過程
1. 模擬市電電壓過高或過低。 當市電電壓為220V時，測量IC3的14腳采樣電壓為1.75V。 經計算，250V時采樣電壓應為1.99V，160V時采樣電壓應為1.27V。 如果直接通過調壓器將電磁爐的輸入電壓調整到大于250V或小于160V進行驗證，很容易對電磁爐造成損壞。 筆者在R5并聯一個30kΩ的電阻，打開電磁爐電源，調節穩壓器使電磁爐顯示“E1”臨界點，測量IC3的14腳電壓為2.02V。 此時電磁爐輸入的交流電壓為193V； 然后去掉R5上的并聯電阻，并用20kΩ的電阻與R29并聯。 執行與上述相同的操作。 實測“E2”臨界采樣電壓為1.26V。 此時輸入電磁爐的交流電壓為217V。 這樣，經驗證，當電網電壓在安全交流市電電壓范圍內過高或過低時（臨界采樣電壓的測量值與計算值非常接近），電磁爐能夠得到有效保護。
2、當模擬功率器件過熱并處于待機狀態時，測得IC3的15腳采樣電壓為0.43V。 挑出8位插頭的2個引腳并使其懸空。 采用4.7kΩ電位器和兩節1.5V干電池組成可調直流電壓源。 將電位計的中心引腳連接到選取的 2 個引腳。 打開電腦，調節電位器，使2腳電壓逐漸升高，模擬IGBT管溫度逐漸升高。 當臨界電壓值達到2.63V并顯示“E6”時，電磁爐關閉，從而驗證功率器件的過熱保護功能。
3、模擬爐溫過高，溫度過高時，測得IC3的16腳采樣電壓為4.70V。 隨著電磁爐開始正常工作，泡茶線盤溫度升高，Rt2阻值減小，采樣電壓逐漸減小。 當下降到設定值（溫度過高）時，電磁爐顯示“E4”故障代碼，并進入關機保護狀態。 挑出8位插頭的3個引腳并使其懸空。 使用2節1.5V干電池和1個4.7kΩ電位器形成可調直流電壓。 使用2中描述的方法。當測得的采樣電壓下降__至2.03 V時，切換到600W運行。 當再次降至1.85V時，蜂鳴器發出“嘀”三聲，電磁爐停止工作。 消毒灶的超溫保護也采用同樣的方法進行測試。
4、模擬+18V電壓異常 電磁爐正常工作時，測得IC3的17腳電壓為0.98V。 使用100kΩ電位器中心引腳串聯一個100kΩ電阻并與R30并聯。 開機，正常工作時，調節電位器減小并聯電阻值，使17腳采樣電壓逐漸升高，模擬+18V電壓。 過高情況下，當采樣電壓升至1.22V時，顯示“E1”故障代碼，電磁爐進入保護狀態，停止工作。
然后去掉R30上并聯的電阻和電位器，在4.7kΩ電位器的中心引腳串聯一個3.3kΩ電阻，并與R31并聯。 電磁爐正常工作時，調節電位器，減小并聯電阻值。 ，使17腳采樣電壓逐漸下降，模擬+18V電壓過低的情況。 當IC3的17腳采樣電壓下降到0.65V時，顯示“E2”故障代碼，電磁爐進入保護狀態并關機。 電磁爐維修前顯示的故障代碼為“E1”，是+5V供電異常引起的。 從上面模擬的故障過程可知，不僅當電網電壓過高時，出現故障碼“E1”，而且當+18V電壓過高時，也會顯示“E1”故障碼。 對于同樣顯示的故障代碼“E1”，可能是這三種原因之一或多種原因共同導致的。 很容易理解，當市電電壓或+18V電壓過高時，會顯示“E1”故障代碼，因為這些故障都是由電壓過高引起的。 那么為什么+5V電壓過低異常時也會顯示“E1”呢？ 原因發現，MCU設定的參考電壓值為IC3電源電壓為+5V時的值。 當IC3的電源電壓過低時（如+2.73V），參考電壓值不再是原來的設定值。 也下降了很多，所以當市電電壓或+18V電壓正常時的采樣電壓與芯片內偏離原來設定值下降很多的電壓進行比較時，MCU會做出錯誤的判斷并顯示“電壓過高”。 “E1”故障碼，所以在維修時，需要對顯示的故障碼進行詳細分析，一一排除。
鍋檢測電路
電位器檢測信號是IC3的13腳每2秒輸出一系列頻率約為24kHz的脈沖。 同時，蜂鳴器發出短促的“嘟”聲，但IC3的哪個輸入端檢測鍋具檢測信號，以確定是否有符合要求的鍋具呢？ 如何檢測呢？ 從電路圖分析，IC3的14、12腳可能性最大。
如前所述，14腳是檢測市電電壓過高或過低的輸入端。 是否可以同時作為檢測電位器檢測信號脈沖數的輸入端？ 所以采用下面的方法來判斷。 拔出8位插頭的1腳（與IC3的14腳相連）并懸空。 它由1.5V干電池供電。 即電池的正極連接到引腳1，負極連接到引腳1。 連接到主電路板的“接地”端。 此時14腳電壓為1.5V（這樣做的目的是保證IC3檢測市電電源的14腳采樣電壓在正常范圍內）。
電磁爐通電后，鍋檢測功能正常。 當鍋放置好后，電磁爐切換到加熱工作。 這消除了引腳 14 的可能性并將引腳 1 恢復到其原始狀態。 現在IC3只剩下12個引腳，最有可能是電位器檢測信號的輸入端。 測量8位連接器的5腳電壓值（接IC3的12腳）：待機、檢鍋時為0.33V，正常加熱時幾乎為0V。 將8位插頭的5個引腳置于空中，用1.5V干電池和4.7kΩ電位器組成可調電壓源，調節電位器使中心引腳電壓為0.33V，連接起來到8位插頭的5針。 引腳上，電磁爐鍋具檢測功能異常。 即鍋檢測電路在有鍋的情況下仍在檢測鍋，不會切換到正常加熱工作。 當調節電位器將電壓降低到0.23V以下時，無論爐面是否有鍋，電磁爐都處于加熱狀態。
當電壓升至0.24V以上時，無論灶面上是否有鍋，均處于鍋檢測狀態。 至此，可以說明兩個問題：一是MCU芯片（IC3）的12腳確實是鍋檢測信號的輸入端； 其次，MCU芯片根據檢測到的12腳電壓，比較設定的參考電壓值，判斷電位器是否存在（或者是否符合要求）。 僅根據電路圖分析，電磁爐加熱正常，8位連接器5腳電壓不可能幾乎為0V（應該是+5V電壓經R20和R21分壓后的電壓值， 0.33V）。 這個問題讓筆者百思不得其解。 期間我也用示波器測量了相關觸點的波形，但沒有任何答復。 電路圖畫錯了嗎？ 于是我又對照電路板檢查了電路圖，結果是正確的。 我剛剛在檢查的時候發現了一個現象，就是R21的接地點布置的很特殊。 它沒有焊接到8位連接器引腳5附近的“地”端，而是電路板上的一條走線直接連接到高壓整流橋。 在電堆B1的“-”端附近，R21的一個腳焊得很靠近“-”端（我畫電路圖時也發現了這個現象，但當時沒注意），而且也注意到，作為控制顯示電路的+5V電源的“地線”，可以說是從高壓整流橋堆的“-”端延伸出來的“漫長的鄉村道路”，加上為VT1、VT2、IC1（LM339）供電的導線、排熱風扇、開關繼電器等。+18V電源的“地線”也經過此路徑，特別是VT3的“地線”，也經過此路徑。特別設計的獨木橋Φ0.5mm×33mm。 此時+5V電源的“地”端與高壓整流橋堆的“-”端之間的電壓差僅為0.021V。
但當符合要求的鍋放在電磁爐上時，這條“小路”上的壓降達到0.328V，+5V電源的“地”端為正極，而電磁爐的“-”端為正。整流橋堆為負，相當于+5V。 電源的“地”端相對于橋堆的“-”端升高了0.328V。 因此，8位連接器的5腳與+5V電源“地”（MCU的“地”）幾乎與0V等電位（升高的電壓等于 的分壓值） R20和R21抵消，單片機12腳采樣電壓幾乎為0V），電磁爐切換到正常加熱工作。 這本質上就是利用“地線”來檢測電流的變化來判斷是否有符合要求的鍋。 當筆者解開這個謎團時，我暗自佩服設計者運用這種方法的巧妙！ 不僅簡化了電路，提高了可靠性，同時也讓我們想起了制作音頻電路時反復強調的一點，接地和地線處理的重要性。
一些建議
1、電路板移至外殼外，通過焊接引線進行檢查和維修，操作方便。
2、連接假負載法。 拆下加熱線圈的接線，將60-100W的燈泡接在加熱線圈的端子上，然后開機觀察燈泡的點亮狀態來判斷故障。 如果不亮或者亮了又滅，則說明機器不存在短路故障； 如果燈泡亮起，則說明機器存在短路。 維修或檢查時用假負載測試機器，可以防止故障進一步擴大。 [頁]
3、如果要更換相關集成電路，最好將原來的集成電路拆掉后，再焊接相應的集成電路插座。 這樣有利于替換和比較，有利于測試和分析。
4、帶電檢測過程中要注意防止觸電，因為此類電路大多是直接由220V市電進行整流濾波并采用開關電源芯片產生各種直流電壓供電路使用。 雖然它是“地線”（電路板上的人工“地”端），但對于市政電網來說，也存在觸電的危險，所以不要隨意觸摸它。 維修時最好使用雙開關、電流10A以上的專用插線板。 正常使用時，也最好使用帶開關、電流10A以上的插線板。 不使用時，開關切斷電源。 不要采用插拔插頭的方法，因為在插拔過程中，往往容易因接觸不良而產生火花，造成高壓或大電流浪涌損壞電器。 現實中不乏這樣的現象。 經常有人抱怨：昨天還好好的，今天插上就不能用了？ 附上IC各引腳、接口待機時的電壓值及相關接點波形圖（見圖4），供維修時參考。
