电磁炉电子元器件介绍.doc

小苗家电维修部资料收藏 电磁炉电子元器件介绍 电磁炉是目前新兴的功率较大的厨房电器，早期生产的电磁 炉 的功率一般在1500W左 右，现在生产的电磁炉，其单炉灶的功率达到2100～2200W，其耗电量甚至超过一般家用空 调器的耗电量，例如一台海尔KFRd-35W／C家用空调器的最大输入功率(带电辅加热)为 1550W。因此，电磁炉的工作电流较大，其工作的频率也比一般家用厨房电器的工作频率要 高，从而决定了电磁炉与其他家用电器相比，对部分元器件的性能要求也较高，有的元器件 也比较特殊。本章主要介绍电磁炉中使用的功能特殊、性能要求高的部分元器件，如IGBT、 电源滤波电容及高频谐振电容等。通过本章对有关元器件的介绍，可以让读者对电磁炉的工 作原理和电路结构有更进一步的了解。 2．1 功率开关管— — IGBT 2．1．1 IGBT介绍 在电磁炉电路中，功率开关管是一个非常重要的功率器件。就像电冰箱中的压缩机是 电冰箱的“心脏”一样，可以毫不夸张地说，电磁炉中的功率开关管就是电磁炉的“心脏”。 在实际维修过程中，功率开关管的故障率是最高的。由于功率开关管承担着电磁炉整机的 功率输出，其性能的优劣及参数选择是否合适直接关系到电磁炉是否能够长期稳定工作。 电磁炉正常工作时，功率开关管处于高频率的导通和截止状态。当功率开关管导通时， 220V交流市电经桥式整流器整流后获得约+310V电压，经加热线圈盘、功率开关管的集 电极、功率开关管的发射极、电源的负极(地)构成回路，电源以大电流给加热线圈盘充 电， 将电能转化为加热线圈盘中的电磁能。经过理论计算及实际测试， 此时加在功率开关 管上的直流电压约为250V，而当功率开关管截止时，加在其集电极与发射极之间的电压超 过1100V，流过功率开关管的平均电流大约为10A(根据输出功率不同而不同)。由于电磁 炉在正常工作时，功率开关管处于高频率的导通与截止状态，实际流过功率开关管的瞬时 电流为20～40A。如此大的工作电流和反峰电压，什么样的开关管才可以稳定、可靠地工 作 呢?普通的MOS(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体)场效应晶体管，虽然 其所需要的驱动电压比较低，但当其处于高反峰电压、 大电流工作状态长期工作时，由于 其内部导通电阻比较大，自身发热比较严重，难以长期稳定地工作；而大功率的达林顿管， 虽然可以长时间在高电压、 大电流状态下工作，但其所需要的驱动电流又比较大。经过研 究，人们将场效应晶体管与大功率达林顿晶体管进行有机结合，并将其应用到电磁炉中， 作为功率开关管使用。这种功率开关管的内部结构是：将场效应晶体管作为推动管，大功 率达林顿管作为输出管，如图2-1-1所示。这样的组合体集两者的优点于一身，既具有场 效应晶体管驱动电流小的优点，又有大功率达林顿晶体管饱和电压降小、电流密度大的优 第 1 页，共 29 页 小苗家电维修部资料收藏 点，从而使其能够在高电压、 大电流状态下长期安全、可靠地工作，并且还具有极好的开 关特性。 从图2-1-1可 以 看出，电磁炉中的功率开关管实际就是由绝缘栅场效应晶体管和大功率 达林顿晶体管复合而成，因此简称为绝缘栅双极晶体管，其英文为Insulated Gate Bipolar Transistor，通常缩写为IGBT。图2-1-2所示为该晶体管的实物图。 图2-1-1 内部结构图2-1-2实物图 目前，IGBT尚无统一的电路符号标准，图2-1-3所示为较为常用的电路符号。图中，G 极为栅极，也称为门极，C为集电极，E为发射极。对于内部附带快恢复阻尼二极管的IGBT， 与内部附带阻尼二极管的大功率三极管的符号相近，二极管的接法也相近，即N型的IGBT， 内部附带的快恢复阻尼二极管的负端(阴极)接C极，正端(阳极)接E极；P型的IGBT， 内部附带的快恢复阻尼二极管的负端接E极，正端接C极，如图2-1-4所示。 一般，IGBT 引脚排列顺序与常见的大功率三极管的引脚排列顺序一致，即型号标注的一面朝外，引脚向 下，从左至右依次为栅极(G)、集电极 (C)、发射 极 (E)。电磁炉中使用的IGBT多为N 型。除特别说明外，本书中所讲IGBT均指N型IGBT。 2．1．2 IGBT好坏的检测 大功率IGBT好坏的判断方法与场效应晶体管好坏的判断方法相同，可以用指针式万用 表的10KΩ挡检测，也可以用数字万用表的二极管挡位测量PN结的正向压降判断其好坏。在 检测IGBT之前，应先将其3只引脚进行短路放电，以免影响检测的准确度。具体测量方法 如下。 采用指针式万用表测量时，用指针式万用表的两支表笔分别检测G、C两极和G、E两 极间的电阻，对于正常的IGBT，上述所测电阻值均应为无穷大。接着用指针式万用表的红 表笔接IGBT的C