商用電磁爐電路總體工作狀態(tài)協(xié)調原理
作者：粵美磁商用電磁爐 | 日期：2019-05-15 22:41 | 人氣：
軟件結構
現代
商用電磁爐的穩定可靠幾乎全部依賴(lài)于先進(jìn)的單片機控制能力和出色的實(shí)時(shí)運算判斷能力，耐這些精密的運算與判斷又是基于軟件運行之上的。商用電磁爐的軟件控制程度非常高，認識和了解商用電磁爐的軟件運行步驟即過(guò)程對商用電磁爐的故障判斷和電磁爐維修是有很大幫助的。目前絕大多數的電磁爐軟件結構都類(lèi)下圖
首先，用戶(hù)按下“開(kāi)/關(guān)”鍵后，單片機會(huì )檢測各類(lèi)保護電路是否存在異常.檢測項目最常見(jiàn)的就是鍋具溫度傳感器、IGBT溫度傳感器、市電電壓范圍這三大類(lèi)，高級一些的還有散熱風(fēng)機運行狀況等關(guān)鍵保護電路，如果這些電路自身或者采樣數據出現異常，單片機將不允許電磁爐進(jìn)入工作狀態(tài)(處于關(guān)機狀態(tài))，對于有故障顯示功能的電磁爐，此時(shí)將同時(shí)顯不相應的故障代碼。這類(lèi)情況出現后。只要故障不排除，商用電磁爐電磁爐將水遠無(wú)法進(jìn)入工作狀態(tài)。也不可能人為繞開(kāi)保護單元進(jìn)行強制開(kāi)機，這樣就達到保護商用電磁爐電磁爐和用戶(hù)的財產(chǎn)安全、避免發(fā)生火災等嚴重事故的目的。檢測保護電路全部通過(guò)后，軟件就
會(huì )打開(kāi)并啟動(dòng)電磁爐的振蕩回路，檢測鍋具的加載情況，沒(méi)有鍋具加載的，等待一分鐘后自動(dòng)關(guān)機;若檢測到鍋具，電磁爐就會(huì )進(jìn)入真正的加熱狀態(tài)，并進(jìn)入默認的烹飪程序，一般是火鍋程序。此時(shí)電磁爐外表看起來(lái)已經(jīng)處于工作狀態(tài)，但是單片機還會(huì )不斷檢測鍋具加載情況、烹飪程序的進(jìn)行情況以及各類(lèi)保護中斷的申請狀況。在加熱過(guò)程中用戶(hù)移走鍋具，單片機就會(huì )根據判斷進(jìn)行選擇，無(wú)鍋就進(jìn)入等待狀態(tài)，有鍋就繼續進(jìn)行加熱。如果在加熱過(guò)程中單片機檢測到有保護單兀異常，就會(huì )立即中斷加熱，使電磁爐張制關(guān)機。整個(gè)程序運行到最后，當軟件確定的烹飪時(shí)間到達，或者用戶(hù)再次按下“開(kāi)/關(guān)”鍵，軟件就會(huì )回到關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)關(guān)閉振蕩回路，使電磁爐處于休眠狀態(tài)，整個(gè)商用電磁爐電磁爐的軟件控制部分完成工作。雖然我們從軟件結構圖卜看侮一步都那么復雜，但是在單片機中只要一瞬間就可以處理完這些事情，如果電磁爐在某一步終止或者停滯，這時(shí)候我們就可以用這個(gè)程序結構去分析是軟件故障還是硬件故障，并判斷故障點(diǎn)
硬件電路
1.待機
電磁爐上(插)電后，在用戶(hù)沒(méi)有按下“開(kāi)/關(guān)”鍵之前這段時(shí)間就是待機狀態(tài)，雖然是待機狀態(tài)，外觀(guān)感覺(jué)電磁爐沒(méi)有任何工作表現，但是
電磁爐內部電路己經(jīng)全部通電，并處于隨時(shí)待命狀態(tài)，此時(shí)單片機1C2的IGBTEN(IGBT能控制)端口輸出低電平(0V), IGBT使能電路的三極管Q5截止，三極管Q6導通，把IGBT驅動(dòng)信號對地短路，使IGBT被鎖死，這樣整個(gè)振蕩控制環(huán)路也就被鎖死〔控制板不論接不接按鍵板(單片機在按鍵板上)，在通電后IGHT使能電路都處于鎖死狀態(tài)，可以在維修及檢測時(shí)保證IGHT的安全」，整機處于靜止的待機狀態(tài)。為避免在加電瞬間因為電路的不穩定而引發(fā)擊穿IGHT故障的發(fā)生，在浪涌保護電路中添加有硬件軟啟動(dòng)功能，即土電瞬間，浪涌保護電路核心比較器U2A的4腳外接電容EC3因為有電阻R44的存在，引腳兩端電壓不能突變，依舊處于OV.比較器U2A的2腳輸出高電平將IGHT驅動(dòng)鎖死，達到保護IGBT的目的。通電經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，SV電兒經(jīng)電阻R44向電容EC3充電，電容EC3兩端電壓達到SV，浪涌保護功能回復，軟啟動(dòng)自動(dòng)完成，達到軟啟動(dòng)保護IGHT不被燒毀的目的
2.啟動(dòng)(開(kāi)機)
在待機狀態(tài)下，單片機時(shí)刻檢測用戶(hù)是否按下“開(kāi)/關(guān)，鍵，只要單片機檢測到川戶(hù)按下“開(kāi)/關(guān)”鍵后，單片機隨即使IGBTEN輸出高電平(接近5v>,控制板上的三極管Q5導通，三極管Q6截止，IGBT驅動(dòng)電路恢復功能，整個(gè)振蕩控制環(huán)路也就被解除鎖定，但是振蕩回路此時(shí)還未開(kāi)始振蕩，依舊屬于停止狀態(tài)。IGHTEN輸出高電平后，立即在pan(啟動(dòng)兼同步脈沖信號檢測)端口輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，經(jīng)過(guò)后續電路后，最終IGBT導通，此時(shí)線(xiàn)盤(pán)開(kāi)始初始蓄能，并和電容C5產(chǎn)生自諧振:連接于線(xiàn)盤(pán)兩端的同步取樣電路得到合適的同步信號，經(jīng)過(guò)同步比較器U2B后輸出后續振蕩脈沖，至此整個(gè)振蕩回路被啟動(dòng)，開(kāi)始周而復始的振蕩狀態(tài)，單片機也進(jìn)入監控狀態(tài) 電磁爐開(kāi)機后，單片機也會(huì )在FAN(風(fēng)機控制)端口輸出高電平，QI 導i通，使風(fēng)機同步運作
3.檢鍋、加熱、調功、卸載(移走鍋具)
電磁爐開(kāi)機后，內部單片機對加熱鍋具材質(zhì)、加熱面積大小判斷，確定進(jìn)入加熱狀態(tài)，移走鍋具時(shí)再從加熱狀態(tài)到停止加熱，這兩步是電磁爐最關(guān)鍵的技術(shù)要點(diǎn)，也是電磁爐維修的難點(diǎn)，關(guān)鍵在于要理解這步驟的原理和特點(diǎn)
振蕩回路開(kāi)始振蕩后，單片機的PAN端口就會(huì )由原來(lái)開(kāi)機啟動(dòng)時(shí)的輸出端變成輸入端，并在一定時(shí)間內計數同步脈沖的數量，根據同步脈沖的多少來(lái)判斷是否有鍋具加載以及確定鍋具的材質(zhì)，因為在LC諧振回路中，空載的時(shí)候線(xiàn)盤(pán)等效于一個(gè)空心電感，電感值很小，此時(shí)諧振頻率比較高，由此同步輸出的脈沖也會(huì )處在較高的數量上，當有鍋具放入后，就相當于在線(xiàn)盤(pán)中插入個(gè)高損耗的鐵芯，線(xiàn)盤(pán)(電感)電感值提高，結果導致LI諧振頻率下降，對應同步電路的輸出脈沖也會(huì )跟隨下降。在實(shí)際中每一種鐵磁材料在LC諧振中都會(huì )有不同的諧振頻率，這樣只要確定適用的材質(zhì)諧振范圍，就可以利用單片機的軟件判斷一定時(shí)間段內同步電路輸出的脈沖個(gè)數，檢測和確定鍋具是否符合加熱條件:只要檢測到材質(zhì)符合加熱要求，單片機就會(huì )再自動(dòng)檢測CUR端口(電流采樣端口)上由電流檢測單兀提供的電流數據，因為在檢鍋過(guò)程中單少{機的PAn端口的數據只能確定鍋具的材質(zhì)以及是否有鍋，不能判斷加熱面積是否符合加熱要求這樣單片機判定有鍋后還要通過(guò)電流數據來(lái)檢測鍋具加熱面積的大小。在前面說(shuō)過(guò)，電磁爐的同步脈沖和鍋具材料有關(guān)，同樣道理，諧振回路的觸發(fā)電流也和鍋具加熱面積有關(guān)。鍋具面積越大，自身能量消耗也會(huì )增大，根據能量守恒定律，L(振蕩的維持電流也就會(huì )增大，所以鍋具面積越大，反應到LC振蕩的觸發(fā)電流也會(huì )越大，加熱面積和觸發(fā)電流的強度成正比，只有單片機檢測到同步脈沖和觸發(fā)電流符合要求后，才會(huì )確定可以加熱.
單片機經(jīng)過(guò)上面一段非常復雜的檢鍋程序后，只要確認有鍋并符合加熱條件，就會(huì )從PWM端口(PWM脈沖輸出端)輸出合適的火力脈沖，經(jīng)模擬量的調控電壓基準值，作用于驅動(dòng)電路的U2D比較器1t.直接控制IGBT驅動(dòng)脈寬的寬度，達到調功加熱。電磁妒進(jìn)入加熱狀態(tài)后輸出功率可以人為控制才有真正的實(shí)用價(jià)值，單片機就要按照用戶(hù)的要求對電磁爐進(jìn)行功率大小調節，這樣只要用戶(hù)按動(dòng)“加大”或“減小”火力按鍵的時(shí)候，單片機就會(huì )相應改變PWM端口輸出脈沖寬度的大小，從而改變電磁爐的輸出功率。在對電磁爐功率調整的同時(shí)，單片機也會(huì )檢測電網(wǎng)電壓和電磁爐的工作電流，計算出實(shí)時(shí)功率，修正由鍋具材質(zhì)和電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的功率誤差。當用戶(hù)在加熱中突然移走鍋具或者拿起鍋具時(shí)，LC諧振回路參數發(fā)生改變，阻厄作用減小，主電源的電流瞬間增大，此時(shí)只要電流超過(guò)軟件設定值，單片機就會(huì )認為鍋具己被拿走，立即停止PWM信號輸出，保護IGBT不被過(guò)電流燒壞，整個(gè)振蕩回路回到自山振蕩，電磁爐也隨即停止加熱，電磁爐間斷鳴叫提示無(wú)鍋
4.浪涌保護
在我們的電網(wǎng)r經(jīng)常會(huì )出現各種各樣的電壓浪涌，比如電焊操作、大功率電器的啟停都會(huì )產(chǎn)生很多具有危害性的電壓浪涌現象，為了使電磁爐中脆弱的IGBT不被浪涌所擊壞，設置了實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的浪涌保護單元，只要電磁爐一通電，浪涌保擴單元就時(shí)刻保護著(zhù)IGBT的安全。如果在使用電磁爐過(guò)程中，電網(wǎng)出現危害電磁爐安全的浪涌現象，浪涌單兀的比較器U2A就會(huì )輸出一個(gè)低電平，立即將工作中的振蕩回路鎖死，IGBT截止，處于靜止狀態(tài);此時(shí)單片機檢測到同步信號消失，做出延時(shí)反應，進(jìn)入延時(shí)停滯狀態(tài)等待浪涌消失后，振蕩電路解除鎖定，延時(shí)結束后，單片機會(huì )再次啟動(dòng)振蕩回路繼續工作，一般這一保護過(guò)程持續0.5-1s的時(shí)間。
5. IGBT高壓保護
在電磁爐加熱的時(shí)候，LC諧振回路上的峰值電壓會(huì )因鍋具材質(zhì)和鍋具加熱面積的不同以及輸出功率的變化有很大的變化，很多時(shí)候都會(huì )遠遠超過(guò)iGBT的最高耐壓值，這樣就威脅到了IGHT的安全，因此IGBT的高壓保護就是限制LC諧振的峰值電壓在IGHr安全范圍內。高壓保護電路由比較器uzc構成，時(shí)刻檢測IGBT的C極電壓，如果當某種原因導致LC諧振電壓逼近IGBT安全上限的時(shí)候，高壓保護電路就會(huì )被觸發(fā)，U2C就拉低U2D的1l腳上的IGBT導通時(shí)間控制電壓，使IGST導通時(shí)間縮短，這樣電磁爐的輸出功率就會(huì )下降，LC諧振的峰值電壓也會(huì )隨之F降，達到保護IGST的目的。因為IGBT是實(shí)時(shí)保護的，所以保護電路工作的時(shí)候用戶(hù)一般無(wú)法察覺(jué)
也是由于有高壓保護的存在，電磁爐在使用不同材質(zhì)鍋具的時(shí)候會(huì )出現功率不一樣的結果，一般鍋其材質(zhì)磁阻越小，LC諧振峰壓越高。相應的電流也會(huì )越低(功率低于標定值):鍋具材質(zhì)磁阻越大，LC諧振峰壓越低，相應的電流也會(huì )越高(功率高于標定值)。
6.鍋具溫度、舊BT管殼溫度、電網(wǎng)電壓異常保護
電磁爐開(kāi)機后就會(huì )時(shí)刻檢測TIGBT (IGBT溫度數據)端口、TMAIN(鍋具溫度數據)端口、VIN〔電網(wǎng)電壓數據)端日這3個(gè)端口的數據，在電磁爐加熱過(guò)程中，若因通風(fēng)散熱不良或者IGBT過(guò)耗導致管殼溫度過(guò)高，或因用戶(hù)疏忽出現鍋具干燒過(guò)溫等意外情況時(shí)，單片機會(huì )立即中斷所有程序.并進(jìn)入關(guān)機狀態(tài)，達到安全防護的目的。VIN電壓數據端口的數據除了監測電網(wǎng)電壓是否符合開(kāi)機條件外，還要用來(lái)和整機電流數據進(jìn)行計算，得出實(shí)時(shí)功率，修正電磁爐功率偏差
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