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电磁炉风机驱动电路设计

  • 更新日期 - 2019年09月15日 12:23

电磁炉或IH电饭煲等电磁加热系统中,通常都是采用风冷的方式进行内部散热,家用电磁炉功率在2000W左右,热效率86%~90%之间,可以看出有很大一部分功率做了无用功,内部的功率器件、线圈盘是主要能量浪费的地方,出于原理的需求,耗散的这部分能量要用风机来散热,否则系统会触发过热保护或损坏。所以为保证电磁加热系统正常工作,得要一个良好的散热风道,风机成为设计的关键,风机本身的寿命有限,加上工作的环境对其影响,寿命也会大打折扣。

电磁炉风机驱动电路设计风机灰尘油烟多

除去风机本身寿命及工作环境的影响,剩下就是电路设计、生产工艺、物料本身问题了,然而设计问题往往比例更大,一些工艺和生产带来的品质问题,其实设计上也都可以规避的。比如:

1、来料风机就不转,生产过程中也没发现,这种情况就可以加风机电流检测电路,生产过程中检测时发出报警提示;

2、电路板焊点连焊,生产过程中也没发现,到用户手中出现加热缓慢,经常出现保护。那么设计过程中就应该提前考虑,考虑每个器件的失效模式,加入一些故障自检。

电磁炉风机驱动电路设计三极管连焊

起码这些问题在出厂时能够检出来,不要流入市场,处理市场问题的成本是远高于在工厂内部处理的,而处理工厂内部量产问题的成本也远高于设计时的处理。所以设计过程中提前考虑,是可以节省产品成本的。

首先来看看风机的驱动电路:

电磁炉风机驱动电路设计图1 . 风机驱动电路

这个电路可以说是最通用,也是最简单的电路,为防止各种异常的发生,若是增加各种反馈检测电路,理想情况下看是可靠性提高了,但是加入的东西越多,可靠性反而会更差,就像古人说的“大道至简”,意思就是越简单可靠性会越高。

首先来分析一下这个电路,R1为限流电阻,为三极管Q1基极提供偏置电流,C1为去干扰滤波,与R1形成RC积分滤波,在实际使用中,EMC里面的EFT项目会有良好的效果,当没有这个电容的情况下,EFT群脉冲干扰时午夜福利大学生,欧美日韩国产巨乳,自拍 偷拍 欧美 亚洲,欧美日韩中文字幕小电影,欧美黄区免费,女优 番号,风机会自动转起来。C1另一个作用可以降低三极管Q1开通时的电流上升速率di/dt,使三极管的冲击电流下降,提高Q1的可靠性。二极管D1是为了吸收风机内部线圈产生的反压,风机内部通常也都带有这个二极管,但也有的风机厂家没有添加这个二极管。

电路的可靠性其实在家用电器通用国家强制标准GB 4706.1里就有说明,比如第19.11.2章节

电磁炉风机驱动电路设计GB4706.1

意思就是各元器件根据失效模式要做开/短路模拟失效,在图1风机驱动电路中,可从以下方面来考虑:

1、R54开路

2、C19短路

3、三极管BE极短路

4、三极管BE极开路

5、三极管BC极短路

。。。

以上模拟都有解决方案,那么这个电路的可靠性就是最高的了。那么我们用什么方法在不增加成本的情况下来实现呢?很多人说那是不可能的事。

其实办法是有的,只要将这个驱动端口接到带有AD功能的I/O口即可,在工作前软件做一个自检动作,利用电容上电压不能突变的原理,将Fan端口输出一个脉冲后马上置为AD端口输入检测电压,就可识别故障,等效电路如下:

电磁炉风机驱动电路设计等效电路

设计步骤如下:

1、先置输出一个脉冲让电容充电至0.7V;

2、端口置为AD输入,读取一段时间内的平均采样电压;

3、判断电压AD,进行故障识别。

电磁炉风机驱动电路设计C1放电过程

上图为Fan端口置为AD状态后的电压下降曲线,假设每1ms采集一次电压,采样50次后的平均电压来作为判断依据,可以看到50ms后的电压还超过0.2V,实际采集出来的平均电压约0.4V。此时再来看看器件失效时的情况:

1、R54开路 ----------- AD端口悬空,感应电压通常很高

2、C19短路 ----------- AD端口下拉到地,电压为0

3、三极管BE极短路 --- AD端口下拉到地,电压为0

4、三极管BE极开路 --- 电容电压释放不掉,电压很高

5、三极管BC极短路 --- 电压很高

所以可以知道,因为三极管BE极相当于PN结,导通电压约为0.7V,若是采集出来的电压高于0.7V或低于0.1V都是不正常的,以此就可以判断驱动是否异常,不正常就可以报警提示故障代码,正常则输出驱动信号。

经过这样设计后,只是加入软件代码检测,既实现了功能又不增加成本,大大提高了系统的可靠性,所以说品质是设计出来的是有道理的,这也是DFMEA里面的精髓所在。

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