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因元器件损坏造成电磁炉IGBT管爆损的原因分析

来源:-- 作者:-- 浏览:2220

标签: igbt管 元器件

摘要: 常见的电磁炉故障除了上述情况外,通常,屡损、爆损IGBT管与相关电路元器件受损因素是有关联的。其受损电路有:主回路高压供电电路、LC振荡电路、驱动放大电路、同步电压比较电路、高压检测电路、上电延时电路及使能关机电路等。

 

  常见的电磁炉故障除了上述情况外,通常,屡损、爆损IGBT管与相关电路元器件受损因素是有关联的。其受损电路有:主回路高压供电电路、LC振荡电路、驱动放大电路、同步电压比较电路、高压检测电路、上电延时电路及使能关机电路等。
  
  1.主回路高压供电电路
  
  高压供电电路,是指电网电压经整流桥整流后,转变脉动直流电源,其电压为+305 V,供LC振荡电路使用。该电路脉动直流电压高低是直接影响电磁炉振荡频率及IGBT管饱和导通时间长短,当高压供电电路受损时,会致使电磁炉出现爆损IGBT管故障。其维修方法如下举例;一台美的MC-SH204型电磁炉,上电待机,用500型万用表直流电压(500 V)档,测高压供电电路中滤波电容C2(5μF/275 V)对地为+305 V,正常。若该工作点电压异常,多为整流桥及滤波电容损坏,会致使电磁炉在上电加热时出现爆损IGBT管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。
  
  另外,当电磁炉的电源线插头松动及电源插座接线头不良时,也会致使电磁炉不定期出现爆损IGBT管故障的发生。
  
  故障例三:
  
  一台美的MC-SH204型电磁炉,上电时出现爆损IGBT管故障。维修时,将损坏的IGBT管、整流桥及保险管更新,并拆下加热线圈盘,用500型万用表直流电压(500 V)档,测高压供电电路中滤波电容C2(5 μF/275 V)对地电压+250 V(正常为+305 V),取下C2用万用表电阻10 kΩ档检测发现已失效。由于高压供电电压不足,致使电磁炉振荡频率过高,IGBT管持续饱和导通时间过长,造成IGBT管击穿损坏。将受损的滤波电容C2更新后,上电放锅加热,试机整机恢复正常。
  
  2.LC振荡电路
  
  LC振荡电路实际上是把电能转换成磁能,由IGBT管、加热线圈盘L及谐振电容C5组成高频LC振荡回路,并通过IGBT管高频开关导通、截止的作用,来实现控制电磁炉的加热功率。
  
  当LC振荡电路受损时,会致使电磁炉出现爆损IGBT管、报警不加热及不报警不加热等故障。其维修步骤如下:
  
  一台美的2005年标准通板MC-SH2111型电磁炉,取下加热线圈盘,将该电磁炉上电待机,用万用表直流电压(50 V)档红表笔(+)接在IGBT管集电极c上,黑表笔(-)接在整流桥负极上,将电磁炉上电,此时万用表指针快速从ov开始上升至+45 V后,又回降至+0.6 V电压,为正常。
  
  (1)谐振电容容量与电压峰值
  
  ①当谐振电容C5为(0.3μF/1200 V)时,测IGBT管集电极c峰值对地为+45 V至+0.6 V电压,正常。
  
  ②当谐振电容C5为0.27 μF/1200 V时,测IGBT管集电极c峰值对地为+42 V至+0.6 V电压,正常。
  
  若测IGBT管集电极c峰值对地ov电压时,为谐振电容c5失效或开路损坏及同步电压比较电路中比较器U2D (lm339)损坏,使⑩脚输出高电平(正常为+0.1 V)。这时,若接上加热线圈盘上电,会致使电磁炉上电时出现爆损IGBT管故障。
  
  (2)当测IGBT管集电极c峰值对地电压始终持续在+225 V或+45 V时,为高压供电电路中滤波电容C4(5 u F/275 V)失效或开路。这时,若接上加热线圈盘上电,会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。
  
  (3)当测IGBT管集电极c峰值对地为+25 V至+0.2 V电压时(正常为+45 V至+0.6 V),为谐振电容C5失效或开路。这时,若接上加热线圈盘上电,会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT管、报警不加热及不报警不加热等故障。
  
  (4)将电磁炉上电,当测IGBT管集电极c对地为+0.6 V电压,正常,装上加热线圈盘测IGBT管集电极c对地为+305 V电压,正常。这时,若上电开机,放锅加热,会致使电磁炉出现爆损IGBT管故障,为加热线圈盘损坏所致。
  
  (5)将电磁炉上电,当测IGBT管集电极c对地为+0.6 V电压,正常,装上加热线圈盘测IGBT管集电极c对地为+305 V电压,正常。这时,若上电开机,放锅加热,会致使电磁炉出现爆损IGBT管故障,为IGBT管控制极c对地分压贴片电阻R38开路损坏所致。
  
  (6)将电磁炉上电,当测IGBT管集电极c对地为+0.6 V电压,正常,装上加热线圈盘测IGBT管集电极c对地为+305 V电压,正常。这时,若上电开机,放锅加热,会致使电磁炉出现爆损IGBT管故障,为IGBT管控制极G限幅稳压二极管Zl漏电所致。
  
  故障例四:
  
  一台美的MC-SH2111型电磁炉,上电加热时出现爆损IGBT管故障。维修时,将受损的IGBT管、整流桥及保险管更新,用万用表相应直流电压档,测LC振荡电路中IGBT管集电极c对地为+305 V电压,正常。
  
  拆下加热线圈盘上电待机,测IGBT管集电极c对地为+0.4 V电压(正常为+0.6 V),取下谐振电容C5用万用表电阻10 kΩ档检测后发现容量变小。由于谐振电容C5容量变小,致使C5向加热线圈盘放电电压不足,致使开关脉冲的前沿与峰值脉冲的后沿不同步,造成IGBT管击穿损坏。将受损的谐振电容c5更新后,上电放锅加热,试机整机恢复正常。
  
  3.驱动放大电路
  
  电磁炉同步振荡输出信号较小,必须经过前置比较器放大并通过互补推挽电路再进行放大,将其输出端脉冲电压提高到+18 V左右,才能满足IGBT管门控电压及驱动功率的需求。
  
  当驱动放大电路损坏时,会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT管、报警不加热、不报警不加热等故障。其维修步骤如下:
  
  一台美的MC-SY191B型电磁炉,上电待机,用万用表直流电压10 V档,测驱动放大电路中三极管Q9(8050)集电极c对地为+18 V电压,正常,测Q9、Ql0(8550)基极b对地为+0.1 V电压,正常。若以上工作点电压异常,多为低压+18 V供电电路受损、三极管Q9、Q10开路或击穿、电容C21(221)漏电或击穿、限流电阻R13(10 Ω/l W)、R43 (20 Ω/0.5 W)开路。
  
  这时,若开机加热,会致使电磁炉出现爆损IGBT管、报警不加热及不报警不加热等故障。

  故障例五:
  
  一台美的MC-SY191B型电磁炉,上电时出现爆损IGBT管故障。维修时,用万用表电阻100Q档测驱动放大电路,发现三极管010(8550)发射极e与基极b已开路。由于三极管Ql0开路,使驱动放大电路在上电时输出为高电平(正常为低电平),造成IGBT管持续饱和导通时间过长,而使出现爆损IGBT管故障。将损坏的三极管Ql0更新后,上电放锅加热,试机整机恢复正常。
  
  4.同步电压比较电路
  
  电磁炉加热线圈L与高频谐振电容C3是通过IGBT管高频开关快速导通、截止,形成LC振荡电路。
  
  LC自由振荡的半周期时间出现峰值电压,亦是IGBT管截止时间,这时开关脉冲没有到达。这个时间关系不能错位,如峰值脉冲还没有消失,而开关脉冲已提前到来,就会出现很大的导通电流,导致IGBT管烧坏。因此,必须保证开关脉冲前沿与峰值脉冲后沿相同步。
  
  当同步电压比较电路受损时,会致使电磁炉在上电加热时出现爆损IGBT管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。其维修步骤如下:
  
  一台美的MC-SF2012型电磁炉,通常,笔者在维修电磁炉同步电压比较电路时,为了避免IGBT管爆管,先取下加热线圈盘,因此,就造成比较电路IC2C(LM339)⑨脚(V+同相输入端)对地为0V电压(正常为+3.6V),使比较电路IC2C(14)脚(输出端)为低电平(正常为+18V)。针对该故障,在IC2C(LM339)⑨脚(V+端),用普通电阻1.5kΩ与整机+5V电压端相联构成同步电压比较电路(V+取样电压),提供维修检测同步电压比较电路时使用,并将电磁炉上电待测。
  
  用万用表直流电压(10V)档测同步电压比较电路中IC2C(LM339)⑧脚(V-反相输入端)对地为+3.4V电压,正常,若该工作点电压异常,多为取样电阻R18(330kΩ/2W)变值或开路损坏,电容C13(2000pF)漏电或击穿及IC2C(LM339)损坏,会致使电磁炉上电加热时出现报警不加热、不报警不加热等故障。
  
  测IC2C(LM339)⑨脚(V+同相输入端)对地为+3.6V电压,正常。若该工作点电压异常,多为取样电阻R19(240kΩ/2W)、R20(240kQ/2W)变值或开路,电容C10(470pF)漏电或击穿及IC2C(LM339)损坏,会致使电磁炉上电加热时出现爆损IGBT管、报警不加热、不报警不加热、不停地检锅及断续加热等故障。
  
  测IC2C(LM339)(14)脚(输出端/OUT)对地为+18V电压,正常。若该工作点电压异常,多为贴片电阻R39(2kΩ)变值或开路,贴片二极管D20(1N4148)漏电或击穿,会使电磁炉上电加热时,出现报警不加热的故障。
  
  另外,当同步电压比较电路中IC2C(LM339)V-取样电压与V+取样电压相近时(正常为V-、V+取样电压应相差+0.2~+0.35V).否则,会使电磁炉在上电加热时出现不定期爆损IGBT管及断续加热等故障。

 

  故障六:
  
  一台美的MC-SF2012型电磁炉,上电加热时出现不定期屡损IGBT管故障。维修时,用万用表直流电压10V档,测同步电压比较电路中IC2C(LM339)⑧脚V-反相输入端对地电压为+3.65V(正常为+3.4V),测IC2C(LM339)⑨脚V+同相输入端对地电压为+3.6V,正常,测IC2C(LM339)(14)脚输出端(OUT)对地电压为+18V,正常。将万用表转至电阻RX100Q档测同步电压比较电路,发现对地分压贴片电阻R25(3.9kΩ)已变值至5kΩ。由于电阻R25变值造成同步电压比较电路取样电压V-与V+相近,致使电磁炉上电加热时出现不定期爆损IGBT管故障。将受损的贴片电阻R25更新后,上电放锅,加热试机,整机恢复正常。
  
  5.高压检测电路
  
  为保证电磁炉在加热状态运行正常,为此,设置高压保护电路。该电路是取IGBT管集电极峰压为高压保护,V+取样电压送至比较器,与V-基准电压进行比较,当IGBT管集电极电压高于IGBT管极限电压值(1200V)时,比较器v+取样电压升高,比较器输出低电平使IGBT管截止,避免IGBT管因峰压过高而击穿。
  
  当高压检测电路受损时,会使电磁炉在上电加热时不定期出现爆损IGBT管及报警不加热故障。其维修步骤如下:(以美的MC-SY1913型电磁炉为例举)。
  
  将该电磁炉上电待机,用万用表直流电压10V档,测高压检测电路中的比较器ICIC(LM339)⑧脚(V-反相输入端)对地电压为+1.4V,正常,测ICIC(LM339)⑨脚(V+同相输入端)对地电压为+4.5V,正常,测ICIC(LM339)(14)脚(输出端/OUT)对地电压为+1.4V,正常。若以上工作点电压异常,多为取样电阻R24(240kΩ/2W)、R27(240kΩ/2W)、R28(4.3kΩ)变值或开路,稳压二极管23(18V/0.5W)、贴片电容器C20(0.1μF)漏电或击穿及比较器ICIC损坏,会使电磁炉在上电加热时不定期出现爆损IGBT管及报警不加热故障。
  
  故障七:
  
  一台美的MC-SY1913型电磁炉,上电加热时出现不定期屡损IGBT管故障。维修时,用万用表直流电压10V档,测高压检测电路中ICIC(LM339)⑨脚(同相基准电压输入端)电压为+4.5V,正常,测高压检测取样电阻R28(4.3kΩ),即ICIC(LM339)⑧脚(反相输入端)对地电压为+0.6V,偏低(正常为+1.4V),将万用表转至电阻R×100Ω档测取样电阻R28,发现已变值至9kΩ。由于取样电阻R28变值,造成IGBT管集电极峰压超出上限值1200V时,比较器ICIC⑧脚反相端取样电压仍处在正常范围内,故ICIC输出端持续低电平,致使IGBT管击穿。将受损的取样电阻R28更新后,上电放锅,加热试机,整机恢复正常。
  
  6.上电延时电路
  
  电磁炉上电延时电路是为了避免电磁炉在上电时IGBT管不受损坏。为此,电磁炉在上电时,必须加装上电延时电路,将高压供电电源+305V与低压供电电源+18V错开(不能同时输入主电路内)或让浪涌保护电路、前置放大电路及驱动放大电路输出端处于低电平,促使IGBT管为截止状态,而设计了保护装置。
  
  当上电延时电路受损时,会使电磁炉在上电时出现爆损IGBT管及报警不加热故障。其维修步骤如下(以美的MC-CF202型电磁炉为例举)。
  
  该电磁炉上电延时电路,设在前置放大电路中比较器IC2D(LM339)(13)脚输出端及浪涌保护电路IC2A②脚输出端上,分别由二极管D20(1N1448)、D21(1N1448)、三极管Q5(8050)、Q6(8050)、稳压二极管22(8.2V/0.5W)、二极管D22(1N1448)、电容器EC9(22μF/16V)及电阻R44(10kΩ)、R45(10kΩ)等组成。
  
  当电磁炉上电时,电阻R45开始向电容器EC9充电,稳压二极管22(8.2V)反向导通。迫使三极管Q5(8050)、Q6(8050)导通,将驱动放大电路及浪涌保护电路变为低电平,待EC9充电至饱和后,三极管Q6基极电压上升,使Q5由导通变为截止,驱动放大电路及浪涌保护电路即恢复正常状态。
  
  维修时,将该电磁炉上电待机,用万用表直流电压10V档测上电延时电路中三极管Q6(b)极对地电压为+0.8V,正常,集电极c、发射极e对地电压为OV,正常;测三极管Q5基极b、发射极e对地电压为0V,正常,集电极c对地电压为+4.4V,正常。若以上工作点电压异常,多为三极管os、Q6及稳压二极管22(8.2V10.5W)漏电或击穿、二极管D20(1N4148)、D21(1N4148)、D22(1N4148)开路或击穿,会使电磁炉上电或加热时出现爆损IGBT管及报警不加热故障。
  
  故障八:
  
  一台美的MC-CF202型电磁炉,上电时出现屡损IGBT管故障。维修时,用万用表直流电压10V档,测上电延时电路中三极管Q5基极b对地电压为+0V,正常,集电极c对地电压为+4.4V,正常,将万用表转至电阻R×100Ω档测三极管Q5,发现基极b与集电极c开路损坏。由于三极管Q5受损,造成电磁炉上电瞬间驱动放大电路Q3(8050)、Q4(8550)基极为高电平,使IGBT管损坏。将受损的TGBT管及三极管Q5更新后,上电放锅,加热试机,整机恢复正常。
  
  7.使能关机电路
  
  使能关机电路,其实是电磁炉关机及保护电路,也是浪涌保护电路实施保护唯一的通道,且还带有上电锁死IGBT管的作用。即使电磁炉在上电的过程中,若低压电源18V及5v供电电压出现不足时,Q5始终处于截止状态,致使驱动放大输出电路VOUT的电压被拉低以确保IGBT管不再损坏。所以,TGBT-ER电路有着双重保护的作用。
  
  当使能关机电路受损时,会使电磁炉在上电加热时出现爆损IGBT管,关机后仍处于低功率加热状态、不报警、不加热及报警也加热故障。其维修步骤如下(以美的MC-SH2115型电磁炉为例举)。
  
  使能关机电路,由取样贴片电阻R29(3.9kΩ)、对地分压贴片电阻R30(1kΩ)、上偏置贴片电阻R31(10kΩ)、贴片三极管Q5(8050)、限流贴片电阻R32(5.1kΩ)及Q6(8050)等组成。
  
  维修时,将该电磁炉上电开机,用万用表直流电压10V档,测CN1插口⑤脚单片机TGBT-ER电路输出端对地波动电压为+4.2~+4.6V,正常。
  
  测贴片三极管Q5基极对地波动电压为+0.3~+0.6V,正常,测发射极对地电压OV,正常,测集电极对地波动电压+0.4~+0.8V,正常,测贴片三极管Q6基极对地电压+0.2V,正常,测集电极对地电压+0.2V,正常,测发射极对地电压ov,正常。若以上工作点电压异常,多为贴片电阻R29、R30、R31、R32变值或开路、贴片三极管Q5、Q6失常,会使电磁炉在上电加热时出现爆损IGBT管,关机后仍处于低功率加热状态,不报警不加热及报警也加热故障。
  
  故障九:
  
  一台美的MC-SH2115型电磁炉,上电加热时不定期出现屡损IGBT管故障。维修时,将该电磁炉上电待机,用万用表直流电压10V档测使能关机电路中开关三极管os基极、发射极对地电压Ov,正常,测集电极对地电压为+6.2V,正常,测三极管Q6集电极、发射极对地电压OV,正常,测基极对地电压为+0.7V,正常。将万用表转至电阻R×100Ω档,测三极管Q6时,发现基极b与集电极c已断极开路,由于三极管Q6受损,当电网电压出现冲击峰压到来时,浪涌保护电路无法通过开关三极管Q6实施保护,将驱动放大三极管Q3、Q4基极b电压拉低,让IGBT管截止,故造成不定期出现屡损IGBT管故障。将受损的三极管Q6更新后,上电放锅,加热试机,整机恢复正常。
  
  维修提示:
  
  当电磁炉出现屡损IGBT管故障,维修时,建议将电磁炉主电路板及控制显示灯板,用“天那水”进行去油污清洗,吹干后再修。
  
  (1)先将受损元器件更新,如保险管(12A)、整流桥(RS2006)、IGBT管(IH20T120)。
  
  (2)在电磁炉主电路板电源线L端串联接入220V/40W灯泡后,上电待机,用500型万用表相应直流电压档测高压供电电源对地为+305V电压,正常,测低压供电电源对地为+18V电压及an7805输出端对地为+5V电压,正常(在确保整机“三”个电压正常后,再修)。
  
  (3)取下加热线圈盘,用500型万用表直流电压50V档,红表笔接在IGBT管集电极c上,黑表笔接在整流扁桥的负极上,测电磁炉上电时浪涌峰压值电压,以鉴定电磁炉是否工作正常。如以下例举:
  
  ①美的MC-SH208型上电时,浪涌峰压值为先上升至+45V后,降至+0.7V电压,为正常。
  
  ②美的MC-SF2012型上电时,浪涌峰压值为先上升至+32V后,降至+0.5V电压,为正常。
  
  ③美的MC-SY191C型上电时,浪涌峰压值为先上升至+32V后,降至+1.2V电压,为正常。
  
  ④美的MC-CF202型上电时,浪涌峰压值为先上升至+75V后,降至+1.4V电压,为正常。
  
  ⑤美的MC-SY183B型上电时,浪涌峰压值为先上升至+33V后,降至+0.6V电压,为正常。
  
  ⑥美的MC-PSY18A型上电时,浪涌峰压值为先上升至+20V后,降至+1.4V电压,为正常。
  
  若以上工作点异常,多为滤波电容器(5μF/275V)及谐振电容器(0.27~0.3μF/1200V)漏电或失效。
  
  (4)装上加热线圈盘,用500型万用表直流电压10V档,测同步比较电路取样电压V-,应小等于取样电压V+的+0.2~+0.35V电压,为正常。
  
  (5)焊下IGBT管控制极G上的限幅稳压二极管(18V),用500型万用表R×10kΩ档测试是否漏电。建议更新它,否则将造成屡损IGBT管。
  
  (6)当电磁炉的+18V低压供电电源与排风电扇电源共用一起时,必须确保排风电扇正常,否则将造成屡损IGBT管。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67