Схема индукционной плиты iplate yz t24

Обновлено: 23.04.2024

Главная › Форумы › Конструкторское бюро › Автоматизация › Управление индукционной плиткой методом Брезенхэма (регулировка мощности).

Схема получается простая (регулировка напряжения ШИМом-регулировка мощности) и не нужно применять регулируемый цифровые резистор вместо подстроечника.

Ставится стандартная к моп микросхема реверсивного счетчика с резисторами – ключ в микросхеме подключает резистор на землю – резистор включен параллельно делителю ( или отключает) ,на входе стандартный китайский измеритель мощности.

Проблема в том, что напряжение на подстроечный резистор относительно земли нужно подавать со знаком минус и это напряжение нужно менять, так будет регулироваться мощность (так реализована обратная связь по току в моей плитке, в других плитках может быть другое схемное решение).

Вы предлагаете резистор просто закорачивать через микросхему на “землю”, но у канала микросхемы есть еще и свое сопротивление канала. Этот метод, вернее замена подстроечного резистора я описал тут. Но там грамоздкая схема получается, опять же надежность контактов.

У меня плитка имеет автоматическую подстройку по току и резистором меньше 1200Вт не выкручиваеться на мощности 2000Вт, на 1000ВТ можно настроить мощность не ниже 840Вт. Обратным напряжением на 2000Вт, можно регулировать (уменьшать) мощность до 840Вт.

Измеритель PZEM-004T я уже попробовал в работе, был глючный из коробки когда работал с индукционкой, пришлось немного доводить до ума. А так он сейчас выдает значения мощности и напряжения раз в 2 секунды без проблем.

Наверно вернусь к идеи регулировки мощности обратной связью по току, но только ШИМом отрицательного напряжения. Самое простое на мой взгляд схемное решение.

Регулировка методом Брезенхеэма устраивает диапазоном регулировкой мощности от 100Вт, но там нет линейности регулировки в зависимости от диаметра посуды, по этому все равно нужен измеритель PZEM-004T, при этом еще очень сложное схемное решение получается.

Обобщене схем плиток 4home, redber, alaska и pdf от samsung, holtek, fairchild и onsemiconductor.

1. Теория.
Нагрев происходит за счет перемагничивания ферромагнетика, а не токов Фуко/Эдди/вихревых в сковороде, ибо при использовании только токов Фуко, в самой плите будет выделяться большее количество тепла или конструкция будет очень сложной с медными трубками. Все что дальше написанное, взято из pdf onsemiconductor, holtek и fairchild. На практике не проверял, по этому могу заблуждаться. Упрощенная схема индукционной плитки.

Cbus - конденсатор для стабилизации напряжения питания в течении одного периода колебательного процесса, 4. 8мкФ;
Сr - резонансный конденсатор, 0.2. 0.3мкФ;
Lr - индуктор, 100мкГн;
T1/D1 - IGBT типа IHW20N120R2, FGA15N120ANTD, IRGP20B120UD (Vces=1200V/Ic=15A/Toff+Tf=400нС/Vsat=1.6 V).

Какие процессы происходят, я отобразил на таком графике.

Затухающий колебательный процесс при закрытом транзисторе. Исходное состояние здесь всегда одно и тоже: Cr заряжен до уровня Ubas, ибо он всегда, мгновенно, заряжается до уровня Ubas при открывании IGBT.
1. Cr разряжается на индуктор: ток через индуктор и напряжение на коллекторе IGBT нарастает до Ubas, ибо Uce=Ubas-Ucr.
2. Индуктор разряжается на Cr: ток через индуктор уменьшается, а напряжение на коллекторе IGBT растет до максимального возможного значения. Это значение пропорционально времени открытого состояния транзистора.
3. Cr разряжается на Lr до напряжения Ubas: ток индуктора растет, а напряжение коллектора IGBT падает до 0. Когда напряжение на коллекторе станет меньше нуля - откроется встречный диод IGBT.
1. Ток индуктора идет через встречный диод: ток через индуктор линейно падает до нуля. В это оптимальное время подавать отпирающий импульс на затвор.
2. Ток индуктора идет через IGBT: ток через индуктор линейно нарастает. В это время надо вовремя закрыть транзистор, что бы индуктор не накопил энергии достаточной для пробоя транзистора при такте 1.2.
1. Мощность регулируют при помощи изменения длительности пачки импульсов, ибо ШИП регулировать сложно: момент включения транзистора определяется переходом через ноль напряжения коллектора, а момент выключения максимальным возможным напряжением на коллекторе, то есть частота и скваженность связаны обратной зависимостью и регулировать ими мощность простым способом не получиться.
2. Если на плите нет посуды, то это может вывести из строя транзистор из-за повышения максимального напряжения (Cr зарядится до большего напряжения). Для предотвращения этого, каждые две секунды проводят процедуру контроля наличия сковороды: подают затравочный импульс, а потом считают сколько циклов будет затухать колебательный процесс. Если больше 3 - значит посуды нет и надо выключать плиту.
3. Самый тяжелый - первый импульс, ибо тогда заряжается Cr через IGBT.
2. Силовая схема.

Назначение элементов:
Li - ферритовый тор, надетый на сетевой провод, служит для подавления синфазных помех. В большинстве случаев его нет;
FUSE - предохранитель;
С1 - конденсатор фильтрации импульсных помех, в большинстве случаев его нет;
R1 - резистор для разряда C1 после отключения питания;
D1, D2 - выпрямитель для ИИП и контроля напряжения сети (для расчета мощности и защиты от перенапряжения);
RJ - шунт в виде куска толстого провода;
L1 - фильтр от импульсных помех, чаще всего его нет;
С2 - конденсатор для возможности возврата энергии колебательного контура с индуктором в промежуточный контур постоянного тока Ubas;
С3 - резонансный конденсатор, нужен для обеспечения непрерывного тока после запирания транзистора;
Lr1 - индуктор, служит для передачи энергии в посуду;
T1 - IGBT транзистор, нужен для преобразования постоянного тока в переменный;
R2 - резистор, предназначенный для гарантированного нахождения транзистора в запертом состоянии после включения;
R3 - резистор, предназначенный для подавления высокочастотного тока на затворе;
Uoutlet - выпрямленное напряжение в сети;
Ush - контроль тока для защиты от перегрузки;
Uce - контроль напряжения на коллекторе IGBT, служит защиты от перенапряжения и совместно с Ubas определяет момент включения IGBT;
Ubus - служит для определения момента включения IGBT.

Теорию работы я описал раньше, поэтому повторяться не буду.

Назначение элементов:
D2 - не дает проседать 18V при уменьшении 18V на выходе ИИП, вместо диода может быть резистор сопротивлением 51 Ом или вообще ничего не быть;
С2 - стабилизация напряжение питания драйвера, может не быть;
R3, T4, R2, T3 - два каскада усиления с общим эмиттером;
T1 и T2 - эмитерный повторитель;
D1 - не дает подняться напряжению на выходе выше 18V;
R1 - ограничивает ток заряда затвора IGBT;
R5 - увеличивает входное сопротивление драйвера, необходимо для защиты выхода контроллера;
R4 - служит для канализации тока утечки T4;
С1 - ускоряет процесс переключения T4.

4. Источник Импульсного Питания 5 и 18 Вольт.
Они делаются по двум схемам: обратноходового преобразователя и прямоходового. В обоих случаях используются одни и теже компоненты: микросхема ШИП (ШИМ/PWM со встроенным ключом, чаще всего Viper12A), 78L05, трансформатор, резисторы и конденсаторы.

В обоих схемах S1 - это термопредохранитель упирающийся на теплостойкую крышку плитки. Часто его не бывает; R1 - служит для фильтрации (это если судить по схеме в datasheet samsung: там вместо резистора стоит дроссель на 300 мкГн) или как предохранитель (так написано у stm).

4.1. Обратноходовой преобразователь (flyback converter).

Несколько схем из AN1514.

5. Контроль напряжения на индукторе.
Несмотря на то, что IGBT надо открывать когда напряжение на коллекторе (Uce) чуть ниже нуля (когда открыт встроенный в него обратный диод), этот момент времени определяется не через пересечение этим напряжением нуля, а при помощи сравнения его с напряжением промежуточного контура постоянного тока (Ubus), с последующей задержкой. Напряжения сравниваются в встроенном в управляющую микросхему компараторе.
Еще этот компаратор используется для определения наличия сковороды: раз в 2 секунды открывается IGBT на 1 мС, а потом считаются колебания до полного их затухания, если их будет больше 3. 24, то значит сковороды на плитке нет. Поэтому здесь используются два делителя, которые приводят входные напряжения около 1200V к величинам меньше 5V (напряжение питания управляющей микросхемы).
Дополнительно напряжение на коллекторе подается на аналоговый вход управляющей мс, для защиты от перенапряжения. Поэтому это напряжение делится еще в 1.5-3 раза. Хотя этого дополнительного делителя может и не быть.
Так как напряжение в 1200V пробьет любой одиноко стоящий резистор, то в верхних плечах делителя используют 2 или 3 последовательно включенных резистора на 1-2Вт, но так как Ubas сильно больше 300V быть не может, то в верхнем плече делителя Ubus на один или два резистора меньше ставят. На выходе делителей, последовательно с входами ic могут быть по резистору на 100-39000 Ом, вероятно, они нужны для дополнительной фильтрации помехи. В результате получается такая схема.

6. Контроль напряжения в сети.
В принципе - это тоже самое Ubus, но измеренное до выпрямителя. Используется для замера мощности и защиты от перенапряжения. Для обоих целей используются разные делители напряжения: выход одного делителя идет на вход АЦП, а другого на вход компаратора. Схемы делителей похожи предыдущие. Только напряжение на входе АЦП сильно усредняется конденсатором большой емкости.

Для экономии одного большого резистора, они могут на делитель подключенный к компоратору подавать постоянное напряжение подавать с делителя подключенного к АЦП через маленький резистор (это напряжения заведомо меньше 5V), а переменку через конденсатор.

7. Контроль тока.
Для контроля тока используется встроенный в управляющую микросхему операционный усилитель. То есть для этой схемы нужны два вывода: вход ОУ и его выход. В некоторых плитках еще используется встроенный компаратор для защиты по току. Схема понятна без пояснений.

8. Контроль температуры igbt.
Под igbt, при помощи резинки, вплотную прижат терморезистор. Он нужен для контроля температуры igbt.

Схема - обычный делитель напряжения, в одном плече которого стоит NTC термистор типа 3950-100k.

Рекомендуемая samsung логика контроля:
-температура выше 85° - понижаем мощность;
-температура выше 90° - выключаем плиту.

9. Контроль температуры поверхности.
Схема идентична предыдущей, только термистор прижат к поверхности плиты. Где находится термистор.

10. Пищалка и вентилятор.
Они могут управляться от отдельных выходов управляющей микросхемы, но в последнее время их подключают к одному выходу, но пищалку через конденсатор. Причем другой выход пищалки может быть подключен к любому напряжению: 0V, 5V или 18V.

11. Другие варианты конструкций.
1. Схема на тиристоре с резонансом напряжений. Она хотя проще этой, но она надежнее (не надо беспокоиться об моменте выключения тиристора), дороже (резонансный конденсатор емкостью в 10 раз больше) и тяжелее (конденсаторы тяжее будут). Сейчас ее не реализовать, ибо инверторные тиристоры промышленность перестала выпускать массово.

До недавнего времени считали, что электрическая плита – довольно простое устройство, и в принципе не требует серьезных знаний от ремонтника. А схемы для электроплит придумали трусы, которые желтый провод не могут отличить от синего провода. Так бы и остались при своем мнении – пока не столкнулись с индукционной плитой. Во первых выяснилось, что абсолютно не знали, что такое индукционная плита, ошибочно принимая ее за инфракрасную плиту. Во вторых уровень электроники хоть и не сложен, но заставил поискать схему в интернете, так как без схемы понять, как работает это чудо устройство практически невозможно. Надпись на шильдике утверждает о производителе в Нидерландах, надпись на материнской плате говорит о китайских корнях.

Устройство индукционной плиты.

Нагрев на индукционной плите происходит за счет индукции. Не смотря на тавтологию это означает следующее, об эту плитку нельзя обжечься, на этой плитке можно готовить только в железной или чугунной посуде. Нужен такой девайс на кухне вопрос к профессионалам, судя по рекламе готовка на данной плите происходит без выделения лишнего тепла, так как варочная панель не нагревается. В разобранном состоянии плита вызывает противоречивые эмоции - большой вентилятор, массивный радиатор и просто впечатляющий фильтр.

Рис. Требования к охлаждению силовой электроники довольно высоки, этим объясняется большой размер лопастей охлаждающего вентилятора

Большой вентилятор, массивный радиатор и просто впечатляющий фильтр. Большой вентилятор говорит о тяжелом тепловом режиме работы силовой цепи раскачивающей нагревательную петлю, само наличие вентилятора ставит крест на бесшумной работе.

Рис. Мощный радиатор, но рука китайского токаря дрогнула, и оттяпала от радиатора почти сантиметр алюминия.

Мощный алюминиевый радиатор - 3,5 кВт выходного каскада надо как то охлаждать, соответственно можно предположить, что работа индукционной плиты совсем уж не такая и холодная, тепло с радиатора все равно выкидывается наружу, а значит, повышает окружающую температуру. При осмотре радиатора не обошлось без курьезов, радиатор имеет размеры явно меньше, чем это изначально предполагалось, не хватает даже закрыть силовой транзистор.

Рис. Даже экономные китайцы не стали экономить на сетевом фильтре индукционной плиты.

Гипертрофированно большой сетевой фильтр говорит о простом факте, силовой индукционный контур фонит гармониками настолько хорошо, что даже китайский производитель не стал скупится на фильтрах.

Ремонт.

Индукционная плита HENDI 3500 watt (Induction 239780) материнская плата BT-2010T5(V09). Отсутствие опыта ремонта подобных устройств дало свои отрицательные результаты, ремонт несколько затянулся. К сожалению с первого раза схему на индукционную плиту найти не удалось, начали разрисовывать свой вариант, как оказалось зря, схему нашли, но наработки остались.

Схемы именно на индукционную плиту HENDI 3500 watt найти не удалось, но вскоре выяснилось все китайские плиты выполнены по одной схеме и принципу работы, поэтому с 90% точностью подошла схема с плиты Better. Схема настолько точна, что совпадают даже названия элементов на плате, правда, на схеме они не все, на плате элементов чуть больше.

Рис. Схема индукционной плита HENDI 3500 watt.Нарисована довольно необычно, но при желании можно понять что куда.

Схема есть так же в хорошем качестве (скачать в PDF).

Сердцем всего электронного блока является специфический микроконтроллер S6F9454 со встроенной дрыгалкой на борту. Судя по наклейке на борту 350Q-H(A), на борту находится память, но достучаться до нее не удалось.

Рис. Микроконтроллер S6F9454 со встроенным ШИМ контроллером на борту.

BUZ/FAN – (5 pin P20/T0) выходной сигнал, включает вентилятор. Алгоритм работы при включенной индукционной плите U=0В, при включении нагревателя U=4В, после выключения нагревателя, сигнал продолжает удерживаться 1,5-2 мин.
T-IGBT - (15 pin P04/AD4) входной сигнал, снимается с делителя - терморезистора RT (3950-10K) и резистора R6 (1К). Терморезистор RT (3950-10K) установлен на одном из IGBT транзисторов (не на радиаторе). При нормальной температуре (25С) на вход приходит около U=0,5В, при перегреве около U= 3-4В

PWM – (13 pin PWM/AD6) выходной сигнал. Сигнал с ШИМ, управляет силовыми ключами нагревательного элемента. Частота около 50кГц. Сигнал появляется сразу после подачи питающего напряжения на микроконтроллер. По наличию сигнала можно косвенно судить по исправности микроконтроллера.

CN4-5 – (4 pin Reset) никуда не подключен, даже к +5В. Контакт уходит на плату индикации и там просто висит в воздухе.

PAN - (19 pin P24) входной сигнал. Сигнал формирующийся из разности сигналов H1 и H2, сигнал говорит о том, что на рабочей поверхности находится железный предмет, например кастрюля.

V-AD - (12 pin P07/AD7) входной сигнал. Сигнал индикатор входного напряжения на силовом диодном мосте.

I -AD - (16 pin P02/AD2) входной сигнал. Сигнал индикатор с токового трансформатора CT1, его наличие говорит, что по силовому диодному мосту течет ток.

Поломка №1 Не работает вентилятор.

Рис. Схема включения вентилятора. Простота схемы усложняется алгоритмом работы.

Не смотря на простоту поломки, без схемы было довольно разобраться. Как оказалось, все довольно просто, при включении в сеть, вентилятор не включается, при включении нагревательного элемента – вентилятор включается, и при выключении нагревательного элемента продолжает работу еще 1,5-2 минуты. Сигнал BUZ/FAN с процессора выходил (точка B) на базе транзистора (точка A) отсутствовал. Прозвонка показала пробитый переход Б-Э и переход Б-К в обрыве у транзистора (по схеме) Q1 (8050). После замены транзистора Q1 (8050) вентилятор заработал.

Поломка №2 Не работает нагреватель.

Рис. Набор механика для изучения принципа работы индукционной плиты.

При включении агрегата, микроконтроллер выдавал сигнал на включение вентилятора. Но медная петля включаться отказывалась. Сигнал PWM с микроконтроллера блокировался и через некоторое время отключался дисплей.

Рис. Сигнал PWM, таким выходит с микроконтроллера. Но блокируется IC3B (LM339 1 pin), а значит, раскачки нагревательного элемента нет.

На лицо не только блокировка нагревательного элемента, но и наличие обратной связи. Ремонт начинаем с проверки блока питания, результат не заставил себя ждать – вместо положенных 18В, в наличии только 12-14В. Путем нехитрых измерений и визуальной оценки силовых элементов получается потребляемая мощность 10 Вт, а выдаваемая 5Вт, как результат провал по напряжения при пиковой нагрузке. В этом месте стоило было остановится и немного подумать, но такого не случилось, все силы были брошены на доработку блока питания. В результате инженерных доработок добились стабильных 16в на выходе при пиковой нагрузке, больше не получалось – ВЧ трансформатор явно не мог выдать больше. Ремонт тогда пошел в другую сторону, из схемы вырвали IC3 (LM339) и начали моделировать каждый узел отдельно. Все датчики работали идеально, даже удалось раскачать нагревательную катушку внешним генератором на 5-10% мощности, все элементы были рабочие, но собранные воедино отказывались работать. Моделирование работы и изучения принципа работы печки могло бы затянуться надолго, если бы не появился специалист по кухонному оборудованию, который и починил все устройство в течение одной секунды.

Рис. При помощи вот такого нехитрого приспособления была починена индукционная плита, кстати пластина лежала на включенной плите всего 2 секунды.

Для включения индукционной плиты надо было просто положить на нагревательный элемент кусок металла побольше. Собственно все оказалось очень просто требовался изменить добротность колебательного контура путем внесения относительного большого куска металла, на простую отвертку - печка отказывалась реагировать. Проблема с питанием разрешилась сама собой, для микроконтроллера требовалось стабильное питание +5В, которое получалось со стабилизатора 7805, а IC3 (LM339) работала в режиме компаратора, без опорного напряжения и требований к питающему напряжению +18В фактически не было.

Не обошлось и без экспериментов, 20-ти килограммовая гиря за одну минуту раскаляется так, что за основание нельзя прикоснутся – сильно горячо, в то время как ручка гири была абсолютно холодная.

Индукционная плита iPlate – это настоящее новаторство. Если вы опытны в варении самогона или только начинаете, индукционная плита идеально подойдет вам в этом. Среди ее многочисленных преимуществ:

Она хорошо выдерживает даже крупный вес вплоть до 80 килограмм

Имеет высокую мощность. Плита имеет целых 10 уровней мощности от 200 до 2000 Вт, а также выдерживает перепады напряжения от 160 V до 280 V.

Индукционная плита – это безопасно, так как вероятность ожога почти исключается. Нагревается только дно емкости, в то время как поверхность самого устройства остается холодным, поэтому получить ожог достаточно сложно. Плиты других типов после нагрева крайне долго остывают, что повышает вероятность ожога.

Индукционная плита iPlate обладает инновационной системой включения и выключения. Плита автоматически отключается, если в емкости для нагрева пустая или же емкость отсутствует вовсе.

Цены на индукционные плиты iPlate очень демократичны, а использование таких плит в доме или даже квартире экономно и удобно.

Поверхность индукционной плиты iPlate сделана из специального материала, который весьма устойчив к перегревам, а ее корпус сделан из пластика высокого качества. Дисплей большой, имеет четыре разряда и индикацию с красным цветом. Инновационная плита следует всем современным технологиям: ее управление сенсорное и не требует лишних действий, а также есть функция блокировки кнопок. Длина шнура достигает полутора метров, что поможет вам в грамотном расположении плитки в вашей квартире или доме. Вес плиты не превышает 4 кг, что также упрощает расположение плиты.

Подробные характеристики

Шаг мощности: 100->200->300->400->500->600->700->800->900->1000->1100->1200->1300->1400->1500->1600->1700->1800->1900->2000 Ватт

Читайте также: