美的电磁炉C21-ST2106主要功能电路剖析

隋传国

（广东培正学院 广州 510830）

引言

自用的一台电磁炉型号C21-ST2106，出现不加热、不检锅、不报警的严重故障，查遍了互联网和图书馆，都没有找到它的电路图，使得维修无从入手。为挽救众多的用户产品，帮助厂家开拓市场，我根据这台实际使用的C21-ST2106 抄板，经过一个月的艰辛劳动，终于画出了部分主要电路图。希望能为专业技术人员和自用的维修人员提供行动指南。

1 美的电磁炉C21-ST2106 主控板的组成

美的电磁炉C21-ST2106 主要功能电路图（根据PCB 板抄写而成）见图1，本电路以专用集成电路LC87F2L08A 为核心，包括全部控制电路：门控管VC 电压检测、浪涌电压检测电路、锅底温度检测电路、门控管温度检测电路、过压过流检测电路、PWM 脉冲电路以及其它智能控制功能等。

图1 美的电磁炉C21-ST2106 主板电路原理图

1.1 电磁炉基本工作原理

220 V 交流电源经全波整流后变成直流310 V，再经过扼流圈L1 和平滑电容C4 加到加热线圈（炉盘），加热线圈的另一端接门控管IGBT，门控管导通与否由它的栅极电压控制。导通时炉盘就有电流通过，加热锅具，不导通时炉盘线圈无电流，不加热。

谐振电容C5 和炉盘线圈产生谐振，谐振频率由电感值和电容值决定，当CPU 送出的PWM 频率与谐振电路频率相同时，形成高频振荡。谐振磁力线辐射到导磁锅底产生涡流，加热锅具[1]。

1.2 核心元件LC87F2L08A 微控制器

LC87F2L08A 是一款8 位微控制器，片上以CPU 为中心，它的最小总线周期为83.3 ns，板载可编程Flash ROM 容量是8 KB，256 B RAM，还含有一个硬件在线调试器，两个16 位定时器/计数器（都可以细分为8 位定时器），一个异步/同步串行输入输出SIO 接口，一个12/8位9通道AD转换器，4个模拟比较器，2个AMP电路，一个IGBT 控制电路（PPG），一个看门狗定时器，一个内部复位系统时钟分频器和19 个中断源（10 个向量地址）。Flash 闪存ROM 容量为8192 X8 位 能够进行板载编程，电源电压范围为4.5 至5.5 V。以128 字节为单位可擦除，以2 字节为单位写入，ROM 的大小是256 X 9位。无铅型封装30 引脚（400 mil）。最短总线周期时间：83.3 ns（12 MHz），最短指令周期为250 ns（12 MHz）[3]。

1.3 LC87F2L08A 微控制器的功能

1.3.1 LC87F2L08A 微控制器的外引脚介绍

LC87F2L08A 微控制器引脚如图2所示，I/O 口的标号P0（8 位）、P1（两位）、P2（两位）、P3（1 位）和P7（四位），共17 位输入输出口。第9、10、11 和16 脚是比较器输入端；第12、13、14 和15 脚的第二功能是模拟量输入端[3]。其余第二功能、第三功能或第四功能详见图2，这里不一一叙述。

图2 LC87F2L08A 微控制器引脚图

LC87F2L08A 微控制器各引脚功能见表1。

表1 LC87F2L08A 引脚功能

1.3.2 LC87F2L08A 微控制器内部构成

LC87F2L08A 微控制器的内部组成详见图3，由中断控制、待机控制、时钟产生、看门狗、复位电路、定时器、异步串行通讯、串行输入输出、中断源和其它单片机基本电路组成[3]。

图3 LC87F2L08A 微控制器内部结构

2 电路功能介绍

2.1 检锅和加热信号输出

开机复位后LC87F2L08A 微控制器第2 脚产生检锅信号（方波），如果整机工作正常，会在10 脚收到正常的脉冲信号；如果检不到锅，则报警。这里的DW1 是IGBT 栅极保护二极管，以防止过冲电压烧毁IGBT 管。

LC87F2L08A 微控制器第2 脚的第二功能是输出加热信号，通过改变占空比调节IGBT 输出功率的大小，控制加热量。

2.2 同步控制

LC87F2L08A 微控制器第9 脚用于同步控制，其功能是使振荡电路产生的脉冲信号频率与PWM 信号的频率相同，即IGBT 的C 极和G 极同频。在控制过程中只改变脉冲信号的宽度而不改变频率，有利于电路的稳定[2]。不知道为什么设计者在9 脚上串联接了两个电阻——R19和R3。

2.3 检锅反馈

LC87F2L08A 微控制器第10 脚接收检锅信号（直流电压值），其值的大小反应电源输入电流的大小，这个电压越高加热的功率就越大。

2.4 高压保护取样

LC87F2L08A微控制器第11脚是比较器输入信号端，12 脚是模拟量输入端，两个引脚并在一起，共同实现高压保护的功能。

电源电压正常时，LC87F2L08A 微控制器第2 脚可以输出振荡脉冲信号，当电源突然有浪涌电压输入时，此电压（IGBT 的集电极电压）经电阻R4、R49、R16 和R66 分压取样，在11 脚上，集成电路内部的比较器状态翻转，CPU 做出停止加热的反应。待浪涌电压过后，CPU 再重新发出加热的指令[2]。

2.5 电网电压检测

LC87F2L08A 微控制器第13 脚是模拟信号1 输入端，用于监测直流电压200 V 供电电压。交流电源经D1和D2两只整流二极管变换后得到电压200 V，经四个电阻R29、R26、R10、R12分压后送入13 脚，用以监测电网电压。

表2 通电电路板的测量

2.6 IGBT 温度检测

IGBT 上方安装的热敏电阻常温下阻值是9 kΩ，5 V电源电压经R17 分压送入LC87F2L08A 微控制器第14 脚。

该IGBT 产生的温度透过散热片传至紧贴其上的负温度系数热敏电阻，该电阻阻值的变化间接反映了IGBT的温度变化。温度高时，阻值小，14 脚上的电压就低。温度下降时，14 脚上的电压就会升高[4]。

CPU 通过监测该电压的变化，发出相应的动作指令：

1）IGBT 结温>85 ℃时，调整PWM 的输出，使IGBT 结温下降。

2）当IGBT 结温由于某种原因（如散热片故障）而高于95 ℃时，立即停止加热并报警。

3）当热敏电阻（IGBT sensor）开路或短路时，发出不启动指令并报警。

4）关机时如IGBT 温度>50 ℃，CPU 发出风扇继续运转指令，直至温度降至50 ℃，还要继续运转4 分钟后再行判断，直至温度不再超过50 ℃。

2.7 锅温检测

第15 脚是集成电路模拟量输入端，起到检测锅底温度的作用。锅底温度透过微晶玻璃板传至紧贴玻璃板底的负温度系数的热敏电阻，该电阻阻值的变化间接反映了加热锅具的温度变化，热敏电阻与R60 分压的电压变化反映了热敏电阻阻值的变化，即加热锅具的温度变化，常温下热敏电阻阻值是80 kΩ。

2.8 浪涌保护功能

由于炉盘线圈L1与电容C4能构成并联谐振电路，有可能产生过冲电压，为了保护集成电路和其它弱电元件，就要在出现浪涌电压时报警。

LC87F2L08A 第16 脚用于监测交流供电电源220 V的涌动情况，220 V 电源经D1 和D2 整流后变成200 V直流电，这个电压经R29、R1 和R11 分压送入16 脚，当电源突然有浪涌电压输入时，微控制器根据取样值暂停加热，待浪涌电压过后，取样值恢复正常，控制器再重新发出加热指令。

3 关键点数据测量

正常情况下通电电路板测量的数据如图2所示，使用万用表直流电压档，当故障机某点电压值偏离过多时，可以比照功能电路分析故障原因，缩小排查范围。

4 检修实例

修理一台美的C21-ST2106 电磁炉通电无反应，反复检查，通过观察其中IGBT 的发射极连接的一根粗跳线[5]，发现开焊，可能是因为该炉子使用年头太久。重新焊过后就正常了。