由于格力GC16型电磁炉已上市多年,目前正进入维修期,此电磁炉具有60℃、140℃、160℃、180℃、240℃五种温度控制,10min、20min、30min、60min四个定时和1/3功率、2/3功率、全功率三种火力控制,炉具检测、温度检测及过流保护、过(欠)压保护、过热保护等多项功能。由于此电磁炉较为经典,适合维修时作为参考,故下面简要介绍其工作原理与检修方法。 

一、电路原理分析

        该电磁炉电原理图见附图,主要由单片机IC1(80C49)、高压型六缓冲驱动器IC2(DM7407N)、四~十线译码驱动器IC4(74LS145)、四电压比较器IC5、IC6(LM339,共二只)、放大驱动电路及IC9(TA8316S)等组成。 

    1.电源电路 
        市电进入后分为两路:一路经15A全桥整流,C102(5uF/400V)滤波后获得约300V直流电压送入加热谐振电路。另一路经电源变压器T101降压后得到三路低压交流电压,其中一路经D201整流、C201滤波后得到约24V直流电压,经Q201、ZD201构成的稳压电路后获得18V电压,作为IC9的工作电源。另一路经D202整流、C205滤波后获得约20V直流电压,再经Q203、ZD203构成的稳压电路后得到12V电压,作为散热风扇的工作电源。12V电压再经R202限流降压后获得10V左右电压,作为IC5、IC6及相关控制、保护电路的工作电源。第三路D203整流、C207滤波后获得约10V直流电压,然后经Q204、2D204构成的稳压电路后,得到5V直流电压,作为IC1、IC2、IC4等的工作电源。 
    2.加热工作过程 
        在插上电源插头后,稳压后的5V电压加至IC1 40脚,并通过热开关BW80℃加至IC5—3⑨脚。与此同时,12V电压经R3降压、ZD2(4V)稳压后使IC5—3⑧脚电压恒为4V,显然Ic5—3输出端14脚输出高电平。由于IC1④脚外接的复位电容C3两端电压不能突变,所以在接通电源瞬间,IC1④脚为低电平,使IC1内所有程序得以复位。随后IC1④脚电位上升至5V左右,电磁炉进入工作准备状态。此时IC1 32脚(图中P15)输出低电平,电源指示灯点亮(因Q3此时已导通),表示电源已接通。若此时在电磁炉上已放置了符合要求的铁锅,再按下“电源”开关K1,则IC1 31脚(P14)输出低电平,加热指示灯点亮,表示进入加热状态。 
    顺便指出:在插上电源插头后,市电经电源变压器T101变压(从D203正极引出),经R501、R502分压后加至IC5—4正相端11脚,在交流电正半周到来时,二极管D204截止,11脚电平大于⑩脚电平(V10=0),故输出端13脚输出高电平。在交流电负半周到来时,IC5—4 11脚电平小于⑩脚电平(被D204钳位于-0.7V),使13脚输出低电平,如此周而复始。于是在IC5—4的输出端13脚有50Hz的方波输出,并被送至IC1⑥脚(/NT端)。单片机IC1 33脚(P16)不断输出下跳脉冲信号,经IC2—6驱动后,经二极管D306到达比较器IC6-1的反相输入端④脚。由于正相端⑤脚电位高于④脚电位,故输出端②脚输出上跳的高电平脉冲,再经R315送至驱动电路IC9①脚,经放大后从⑦脚输出,使IGBT管导通,导通时有交变的电流流过加热线圈L102,产生约25kHz的高频交变磁场,使锅底产生涡流发热,同时使L102进行磁场能的存储。在此期间,因IC6—3的反相输入端⑧脚电平高于正相输入端⑨脚电平,故输出端14脚输出低电平。此时10V电压通过R303(78k)向C301(470pF充电,在充电过程中,IC6—1的反相输入端④脚形成锯齿波上升电压,当电位高于正相输入端⑤脚电位时,输出端②脚输出下跳的低电平脉冲,IC9⑦脚输出负脉冲,使IGBT管关断。于是被存储在加热线圈L102内部的磁场能向谐振电容C103(0.2uF/1500V)放电,即有交变电流流过发热线圈L102,同样产生高频变化磁场,使锅底形成涡流而发热。与此同时,使得经R102(130kx2)加至IC6—3⑨脚电位逐步升高,当高于⑧脚电位时,输出端14脚输出高电平。于是C301通过D301、R302快速放电。使IC6-1④脚电位快速下降,当低于⑤脚电位时,输出端②脚重新输出高电平,IC9⑦脚又输出上跳的正脉冲,IGBT管重新导通,周而复始,加热过程持续。 
    当再按下开关K1时,IC1 31脚输出高电平,加热指示灯熄灭。与此同时,IC1 33脚也输出高电平,使D306截止,导致IC6—1②脚恒定输出低电平,IGBT管一直处于截止状态,电磁炉停止工作。 
    3.加热/定温控制原理 
        “加热/定温”控制按键为K5,按下该键后,加热指示灯点亮,表示电磁炉可在加热状态下选择烹调温度,此时若连续按动升温键K4,可提高火力,发光二极管60、.140、160、180、240依次点亮。若再连续按动降温键K3,可逐步降低火力。若此时面板上“60”发光二极管亮,表示灶火力最弱,只有全功率的1/3。若“240”发光二极管点亮,表示火力最强,为满功率。电磁炉火力(功率)的控制是由单片机Ic1 38(P27)脚、37脚(P26)、36脚(P25)输出的电平信号控制四-十线译码驱动器IC4的输入端A2、A2、A0来实现的。IC4的五个输出端YO—Y4分别对应加热温度60℃、140℃、160℃、180℃、240℃的设定。如欲选择180℃温度烹调食物时,先按动K3或K4使“180”灯点亮,此时Ic1 38脚输出低电平,37、36脚输出高电平,这时IC4输入端A2、A1、A0的二进制输入码为011,则IC4输出端Y3端输出低电平,5V电压通过R620(100k)、R624(62k)分压,使得IC5—1正相输入端⑤脚电压约为1.9V。在锅底加热升温过程中,位于锅底陶瓷板下方的负温度系数热敏电阻阻值不断下降,使IC5—1反相输入端④脚电位逐渐上升,当锅底温度上升到180℃时,其IC5-1④脚电位大于⑤脚电位,此时②脚输出跳变为低电平,该低电平经:R610使Q602(2SC945)截止→Q602C极呈高电平,该电平经D305、R311加至IC6-1反相输入端④脚,使输出端②脚输出低电平,IGBT管暂时截止,加热暂时终止。停止加热后,锅体温度开始下降,热敏电阻阻值回升,达到某值后,使得IC5—1④脚电位低于⑤脚电位,②脚又跳变为高电平输出,经R610又使得Q602导通,C极为低电平,D305重新截止,IC6—1④脚又恢复低电平,使②脚输出高电平,IGBT管重新进入工作状态,锅底温度已开始上升,如此循环使锅底温度相对恒定。至于其他4挡温度的控制原理与上述基本相同,只是采用不同阻值的分压电阻在IC5—1正相输入端⑤脚形成不同的分压值而已,在此不再赘述。 
    4.定时控制原理 
        电磁炉的工作时间设定是用K2来完成的,该电磁炉共有10min、20min、30min、60min四种时间选择,按一次K2表示10min设定,此时“10H”指示灯点亮,按三次K2表示设定时间为30min,若按动4次,则表示设定60min,此时“60H”指示灯点亮。在定时期间,单片机IC1通过内部的计数器进行计时,但在锅暂时(数分钟内)离开电磁炉底盘(如菜炒好后装盘)期间不计算时间,待锅重新放回底盘后才继续计时。在定时期间,定时指示灯会逐步递减依次熄灭,待计时时间一到,Ic1 37脚(P26)和38脚(P27)同时输出高电平,36脚(P25)输出低电平,对应IC4输入端A2、A1、A0的二进制输入码为110,则IC4输出端Y6端输出低电平(其余均为高电平),该低电平一是经过D1和R627、R620分压使IC5-1正相输入端⑤脚为低电平(约0V)→输出端②脚输出低电平→Q602截止→Q602 c极高电平→IC6-1④脚高电平→IC6—1②脚低电平→IGBT管停止工作,加热结束。二是经过D2使Q703截止,导致散热风扇因失电而停止运转,而在电磁炉工作时,IC4⑦脚Y6端输出高电平,该高电平使D2截止,Q703导通,散热风扇得电工作,将电磁炉外部冷空气吸入机内,再从排风口排出机内热空气,达到散热目的。
    5.火力调整原理 
        该电磁炉的火力(功率)控制是由IC26-1②脚输出的高电平脉冲的宽度来控制的,它与电磁炉火力(功率)成正比,而IC6-1②脚输出的高电平脉冲宽度与它输入端④、⑤脚的比较电平有关。一般来说,当电路元件参数一定以后,其IC6—1④脚电压的上升斜率是一定的。所以,若⑤脚与④脚的比较电平越高,④脚斜波电压上升至等于或超过⑤脚电位所需的时间越长,其②脚输出的高电平持续时间就越长,即宽度就越宽,火力就越强。 
    由原理图可看出:IC6-1⑤脚电平高低取决于IC26—2①脚的输出电平,当①脚为高电平时Ic6—1⑤脚电压为6.2V左右,其②脚输出低电平,电磁炉停止工作。当①脚为低电平时,IC6—1⑤脚为6.6V,其②脚输出高电平。⑤脚与④脚的电压差越大,使④脚斜波电压上升到一定值所需时间就会更长,IC26—2①脚输出的低电平宽度越宽,火力就越强。然而IC2①脚输出的低电平宽度又与它的负相输入端⑥脚(来自单片机IC1火力控制端22、23,24脚)的输入电平有关,如果通过火力设定键K4或K3设定的温度越高,IC6—2⑥脚得到的高电平值就越高,①脚输出的低电平宽度也就越宽,故IC6-1②输出的高电平宽度实际是与单片机IC1的火力设定成正比的。 
    6.锅具检测原理 
        锅具检测的基准对比信号已存储在IC1中,电压比较器IC6—3的输入端⑧、⑨脚不断对加热线圈L102两端送来的电压信号进行检测与比较。当锅具正常且放置合适时,IC6—3⑨脚的输入电压较小,相应14脚输出的低电平宽度较窄,该电平经R12加至Q1基极放大后送至单片机IC1①脚,由内部作出判断,并被认定为正常。此时IC1 34脚(P17)输出低电平,此低电平不能使D302、D303导通,故电磁炉维持继续加热状态不变,同时加热指示灯也照常点亮。反之,当锅具不正常或没有锅或放置不合适时,IC6—3 14脚输出的低电平宽度较宽,被Q1放大后加至IC1①脚的持续时间相对较长,于是内部经比较后,从Ic1 34脚(P17)输出高电平。该高电平经IC2—5放大后通过D302、D303使IC6-1④脚最终成高电平(此时IC6-1⑤脚电位约为6v),④脚电压大于⑤脚电压,故Ic26—1②脚输出低电平,IGBT管截止,电磁炉停止加热,且加热指示灯熄灭。 
    7.保护电路原理 
    (1)过压保护 
    过压保护电路主要由IC6—4和相关元件组成。当市电输入电压达250V以上时,经整流后加在IGBT管D极电压将会超过340V,此电压经R105、R317分压后使加至IC6—4反相输入端⑩脚电压将超过正相输入端设置的9V基准电压,于是输出端13脚输出低电平,致使c302经R324迅速放电,导致IC6—1正相输入端⑤脚电位降至低于IC6-1反相输人端④脚电位,其②脚输出低电平→Ic9⑦脚无输出→IGBT管截止→电磁炉停止工作。 
    (2)欠压保护 
    当市电输入电压低于150V时,将会导致稳压5V电压降至4V以下,于是加至Ic5—3正相输入端⑨脚电压低于4V,即小于负相输入端设定的4v基准电压,导致输出端14脚输出低电平,即IC1④脚为低电平,导致内部程序复位,与此同时IC5—3 14脚输出低电平,还经IC2—3放大后送至Ic6-1②脚,使电磁炉停止加热而重新进入准备状态。 
    (3)过流保护 
    过流保护电路主要由电流互感器T102和IC6—2及相关元件组成。在正常工作情况下,电流互感器T102的次级绕组的感应电压是较低的,即IC6—2⑦脚电压是低于⑥脚电压的,所以输出端①脚输出的是低电平,电磁炉正常工作。当出现过流,比如续流管D01击穿或IGBT管击穿而引起过流时,T102的次级绕组的感应电压将会升高许多,此电压经D401整流,R402、VR401、R403分压后加至Ic6—2正杩输入端⑦脚的电压值将会大于反相输入端⑥脚电压,于是Ic6—2①脚输出高电平,使Q301饱和导通,IC6-1正相输入端⑤脚电压低于反相输入端④脚电压,致使②脚输出低电平,电磁炉停止工作。 
    VR401为过流保护动作设定电阻,在附图中触头往上调时动作电流减小,反之则增大。 
    (4)灶面过热保护 
    当因干烧或锅中水烧干导致灶盘温度超过300℃时,安装在灶盘底部的热保护开关BW80℃的常闭触点将断开,使电压比较器IC5—3正相输入端⑨脚与5V电源的连接断开,则⑨脚电位变为低电平且低于反相输入端⑧脚电压。于是Ic5—3输出端14脚输出低电平,单片机IC1复位端④脚因为低电平而使内部工作程序重新复位(同欠压保护),加热停止,电磁炉得以保护。 
    当保护电路动作后,必须先排除故障,然后再按K1、K5等按键,使电磁炉重新恢复加热工作。 


二、故障检修 

    该电磁炉的常见故障主要有以下几个: 
    1.插电后不能加热且电源指示灯不亮 
    出现本故障首先应检查输入电源是否正常,若正常,应查T102初级任一端子有无300V直流电压。如没有,应查电源输入10A保险管是否熔断。如熔断,应考虑整流全桥是否有一臂击穿、滤波电容C102或续流二极管D01或IGBT管是否击穿。如IGBT管击穿,应重点检查谐振电容C103是否漏电或失容(实践证明它极易损坏,它损坏后会导致IGBT管和整流全桥击穿性损坏)。必须指出:IGBT管损坏后,要求替换的IGBT管的极限参数Vdso≥1500V,Pdm≥100W、Idm≥10A。若保险丝正常且整流后的300V电压正常,就应检查低压直流5V、10V、12V、18V等是否正常。若低压直流电压正常,就应检查在插上电源插头后单片机ICl电源端40脚和复位端④脚电压,正常情况下④脚5V电压应比40脚所加的5V电压滞后3~10ms才到达,只有这样复位才有效。此时IC1 32脚输出低电平,电源指示灯才能点亮。因此,C3若失容或漏电,将会使IC1不能正常复位,从而出现上述故障现象。实践表明,若单片机所在位置的印刷电路板遭油烟和水汽等的污染,也会导致电磁炉出现上述故障。此时用无水乙醇清洗和烘干后试 
机,故障应排除。 
    2.插电后不能加热,但电源指示灯点亮 
    出现这种故障主要检查加热电路的电源和加热电路相关元件,比如检查加热通路元件L102是否开路、C103是否击穿,IGBT管是否出现开路性损坏、驱动电路IC9是否损坏(可借助示波器观察输入端①脚和输出端⑦脚的方波脉冲是否正常来判断)、IC6-1②脚是否有上跳的高电平脉冲输出、锯齿波发生器电路中的C301、R303、IC6—3是否正常。实践表明,IC6(LM339)容易损坏,可用替换法进行检查。在此还要提醒一下:保护电路动作(含保护电路元件损坏所导致的误保护)也会导致不加热而电源指示灯点亮的现象。因此别忘了根据保护电路原理,断开相关的保护电路控制端子,解除保护,观察电磁炉能否恢复加热。若能恢复,说明是保护电路动作,应根据断开端子,确认是什么保护,然后查出故障点,使故障排除。 
    3.加热功率不够 
    这种现象是指即使将火力调至最大240,但加热功率却仍较小,使加热食物时间大大延长。出现这种现象应首先检查+300V电压是否正常。如偏低,应查市电整流全桥是否有一只性能不良(比如正、反向电阻之差降低)、滤波电容C102是否失容或严重漏电。若正常,再检查谐振电容C103是否漏电或性能变劣(正切损耗增大),需用替换法检查。如果上述检查均未发现异常,就应检查火力调整部分电路,也就是查IC6-1、IC6—2供电端5V电压以及它们的外围元件是否正常,比如Ic6—2⑦脚外接过流保护调整电阻触头开路,均会使加热电流不能增大,否则将使过流保护电路动作,导致电磁炉只能在小功率(小电流)下工作。因保护电路动作后电磁炉不再加热,所以这种情况容易判断。其次,如果集成块IC6性能不良或局部损坏,也会导致本故障现象的发生,可用替换法予以确认。