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第4章 电磁炉功率输出电路的故障检修

4.1 功率输出电路的结构组成

电磁炉的功率输出电路是驱动炉盘线圈,使之辐射电磁能的电路,也是一种将直流300V电压变成高频振荡的逆变单元电路。

4.1.1 功率输出电路的功能特点

如图4-1所示,电磁炉中的功率输出电路位于电磁炉内部电路板中,通常与电源供电电路安装在同一块电路板中。

图4-1 功率输出电路的基本特征

如图4-2所示,在功率输出电路中,炉盘线圈(L)与高频谐振电容器(C)并联连接构成LC谐振电路。IGBT与阻尼二极管并联连接后,接在LC谐振电路上,在主控电路作用下,这些功能部件通过这种电路关系实现高频振荡,从而将电能转化为电磁能,最终转化为炊饭热能,实现炊具对事物的加热功能。

图4-2 功率输出电路的功能特点

电磁炉功率输出电路中,IGBT的工作频率与LC谐振电路的固有谐振频率应保持同步,若两者的固有谐振频率不一致,将导致整个功率输出电路无法正常工作,严重时还会烧毁IGBT。

如图4-3所示,LC并联谐振电路是指将电感器和电容器并联后形成的,且为谐振状态的电路。

图4-3 LC并联谐振电路的结构及电流和频率的关系曲线

在并联谐振电路中,如果线圈中的电流与电容中的电流相等,则电路就达到了并联谐振状态。

4.1.2 功率输出电路的结构特点

如图4-4所示,电磁炉的功率输出电路主要是由炉盘线圈、高频谐振电容、IGBT(门控管)以及阻尼二极管等组成。

图4-4 功率输出电路的基本结构

1 炉盘线圈

如图4-5所示,电磁炉的炉盘线圈又叫作加热线圈,实际上是一种将多股导线绕制成圆盘状的电感线圈,它是将高频交变电流转换成交变磁场的元器件,用于对铁磁性材料锅具加热。

图4-5 功率输出电路中的炉盘线圈

2 高频谐振电容

如图4-6所示,高频谐振电容与炉盘线圈并联组成LC谐振电路。常用的高频谐振电容规格主要有:0.27μF±5%或0.3μF±5%。

图4-6 功率输出电路中的高频谐振电容

3 IGBT(门控管)

如图4-7所示,IGBT又称门控管(绝缘栅双极晶体管),是一种高压、高速的大功率半导体器件,是整个电磁炉中最关键的器件之一。

图4-7 功率输出电路中的IGBT(门控管)

4 阻尼二极管

如图4-8所示,阻尼二极管是一种典型的晶体二极管,在电路中主要是为了保护IGBT在高反压的情况下不被击穿,一般也安装在散热片上靠近IGBT的位置。

图4-8 功率输出电路中的阻尼二极管

如图4-9所示,阻尼二极管一般并联在IGBT的集电极和发射极之间,用于吸收反峰脉冲。通常,负载为电感性元件的电路中,当IGBT从导通到截止的瞬间会产生反峰脉冲,这种情况都需要并联阻尼二极管进行保护。

图4-9 阻尼二极管的功能