电磁炉风机驱动电路设计

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W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。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。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：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，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.1里就有说明，比如第19.11.2章节GB.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：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。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03、三极管BE极短路---AD端口下拉到地，电压为04、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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