變頻器維修常見的幾種驅動IC
常用IC共有為數不多的幾種?？梢栽O想一下，變頻器電路的通用電路，必定是主電路（包括三相整流電路和三相逆變電路）和驅動電路，即便是不同型號的功率 級別不同的變頻器，驅動電路也往往采用了同一型號的驅動冚，甚至于驅動電路的結構和布局是非常類似的和接近的。早期的和小功率的變頻器機種，經常采用了 TLP250、 HCPL3120(A3120)驅動IC，內部電路簡單，不含IGBT保護電 路；被大量廣泛采用的是PC923 、PC929的組合驅動電路，往往上三臂IGBT采用PC923驅動，而下三臂IGBT則采用PC929驅動，PC929內含IGBT檢測保護電路等。智 能化程度比較高的專用驅動芯片A316J，也在大量機型中被采用。通過熟悉驅動化的引腳功能和掌握相關的檢測方法，達到掌握對驅動電路進行故障判斷與檢測 的能力，以及能對不同型號的驅動IC應急進行代換與修復。
1.TLP250和HCPL3120(A3120)驅動IC（見圖4-3)
  TLP250：輸入"電流閾值為5mA，電源電壓為10~35V，輸出電流為±0.5A，隔離電壓為2500V，開通/關斷時間為0.5uS。可直接驅動50A  1200V的IGBT模塊， 在小功率變頻器驅動電路中和早期變頻器產品中被普遍采用。
 HCNW3120(A3120)：其與HCPL3120、HCPLJ312內部電路結構相同，只是因選材和工藝的不同，后者的電隔離能力低于前者。輸入V電流閾值為2.5mA，電源電壓為15 ~ 30V，輸出電流為±2A，隔離電壓為1414V，可直接驅動150A  1200V的IGBT模塊。
3 種驅動冚的引腳功能基本一致，小功率機型中可用了TLP250直接代換另兩種HCNW3120和HCPL3120，大多數情況下TLP350、 HCNW3120可以互換，雖然它們的個別參數和內部電路有所差異，如了TPL250的電流輸出能力較低，但在中功率機型變頻器中，驅動化往往有后置放大 器，對驅動化的電流輸出能力就不是太挑剔了。
         驅動IC實質上都為光耦合器件，具有優良的電氣隔離特性。輸入側內部電路為一只發光二極管，有明顯的正、反向電阻特性。用指針式萬用表R X1K檔測量，2、 3腳正向電阻約為100PK左右，反向電阻無窮大；用RX10K檔測量，正向電阻約為25K左右，反向電阻也為無窮大。當然2、 3腳與輸出側各引腳電阻，都是無窮大的。5、 6腳和5、 8腳之間， 均有鮮明的正、反向電阻，當5腳搭接紅表筆時，有10-30K的電阻值，5腳接黑表筆時， 電阻值接近于無窮大。因選材、工藝和封裝型式的不同和測量儀表的選型不同，得出的測量數值會有一定的差異。了TLP250的輸出電路采用互補式電壓跟隨器 輸出電路，V1、 V2均為雙極型晶體管。而HCPL3120的輸出電路V2采用了CMOS晶體管，兩種芯片的輸出側電阻值有所差異。在上電檢測中，從驅動冚的電路結構中可 得出如下結論：當2、 3腳輸入電流通路接通時，了TLP250內部V2導通，6、 7腳則與8腳電壓相近或相等；當2、 3腳輸入電流為零時，了1？250內部V2導通，6、 7腳則與5腳電位相近或相等。這即是對了TLP250好壞進行判斷的依據。TLP250在線測量:因機型不同，外圍電路的數值不盡相同，所以測量得出的在 線電阻值的參考意義不大。在供電狀態下，可方便測出了TLP250的好壞情況。驅動電路的帶電檢測，必須在單獨檢修驅動電路的情況下或已將逆變功率電路的 供電切除的情況下進行！嚴禁在整機運行狀態下，直接下筆測量驅動電路一由表筆引人的干擾信號會誤觸發IGBT，造成嚴重損壞！在驅動電路供電正常的情況下 和CPU主板能輸出正常六路驅動脈沖的情況下，可以在線檢測驅動冗的工作狀態。在變頻器的控制電路處于停機狀態時，測量2、 3腳電壓應為0V，測量5、 6腳電壓應為0V。操作變頻器的操作顯示面板，使之處于起動運行狀態，測量2、 3腳應有0.6V左右的正向電壓值，此時測量5、 6腳之間應有2 ~4V左右的電壓輸出。說明TLP250是好的。2、 3腳輸人電壓有變化，但輸出腳無電壓變化，或輸出腳一直保持一個固定不變的高電平或低電平，說明了TLP250損壞。當然，也可用外加電源串聯限流電阻提供了TLP250的輸入電流，檢測輸出腳的電壓變化，來檢測判斷TLP250的好壞。上述檢測方法同樣適用于HCNW3120等的檢測。
2.PC923、PC929驅動IC
兩 片驅動IC經常成對出現，成為驅動電路的一個經典組合模式。PC923用于上三臂(見圖4-1中的V1、V3、V5)IGBT的驅動，PC929則用于驅 動下三臂（見圖4-1中的V2 、V4、V6）IGBT，并同時承擔對IGBT導通管壓降的檢測，對實施過電流保護和輸出OC報警信號的任務。PC929與普通驅動IC的不同，它內部含 有IGBT保護電路和OC信號輸出電路，將驅動和保護功能集成于一體。PC923和PC929與后置放大器構成的U相驅動電路如圖4-5所示。PC923的相關參數：輸人IF電流值為5 -20mA，電源電壓為15-35V，輸出峰值電流為±0.4A，隔離電壓為5000V，開通/關斷時間為0.5us?？芍苯域寗?0A  1200V以下的小功率IGBT模塊。PC923的電路結構同了TLP250等相近，但輸出引腳不太一樣。5、 8腳之間可接人限流電阻，限制輸出電流以保護內部VT1、VT2晶體管。常規應用， 是將5、 8腳直接短接，接人供電電源的正極。如果將輸出側引線改動一下，也可以與TLP520、A3120等互為代換。其上電檢測方法也同于孔TLP250，在此 不予贅述。PC929的相關參數與PC923相接近，在電路結構上要復雜一些。1、 2腳為內部發光二極管陰極，3腳為發光二極管陽極，
1、 3腳構成了信號輸人端。4、 5、 6、 7腳為空端子。輸入信號經內部光電耦合器、放大器隔離處理后經接口電路輸入到推挽式輸出電路。10、 14 腳為輸出側供電負端，13腳為輸出側供電正端，12腳為輸出級供電端，一般應用中將13、12腳短接。11腳為驅動信號輸出端，經柵極電阻接IGBT或后 置功率放大電路。PC929的9 腳為IGBT管壓降信號檢測腳，9、 10腳經外電路并聯于IGBT的C、E極上。IGBT在額定電流下的正常管壓降僅為3V左右。異常管壓降的產生表征了IBGT運行在危險的過電流狀態下。 PC929的8腳為IGBT的OC〔過載、過電流、短路）信號輸出腳，由外接光耦合器將故障信號返回CPU。PC929內部IGBT保護電路的動作過程： 在正常狀態下，變頻器無論處于待機或運行狀態，
2、 3腳輸人脈沖信號電流，11腳相繼產生15V和-7.5V的輸出驅動電壓信號。此時PC929的8 (FS)腳一直為高電平狀態；當所驅動的IGBT流過異常電流時（如2倍以上額定電流〕，IGBT的導通管壓降迅速上升，使9腳電壓到達故障報警閾值 (7V) 、PC929內部的IGBT保護電路起控，11腳輸出的正向激勵電壓降低，使IGBT的導通電流下降，同時控制8腳內部的晶體管VT3導通，輸出一個低電 平的OC故障信號，經外接光耦合器送人據過電流情況實施保護停機等動作。PC923、 PC929輸出側的各腳電阻值見表4-1 (MF47型指針式萬用表R X 1K檔，紅表筆搭接GND腳）表4-1在單獨維修電源義驅動板的上電檢測中，因PC929的9、 10腳與IGBT模塊脫離，一接受運行信號，8腳即報出OC故障信號，11腳輸出脈沖電壓也被內部IGBT保護電路所鉗制， 致使無法測出PC929的工作狀態。需采取相應措施，解除PC929的管壓降檢測功能，強制電路正常工作，達到方便檢測的目的。
3，智能型驅動10V110V1.-3161 (人3161)
 圖 4-6和圖4-7分別為A316J的內部結構圖和原理圖。AJ316的輸出電流值達2.5A，可直接驅動150A/1200V的IGBT。作為一種專用驅 動芯片，其各項功能已接近完善，外圍附屬電路相對簡潔。輸入側內部電路為數字門電路，阻抗較高，不必取用大的信號源電流。AJ316內含欠電壓封鎖輸出電 路和IGBT保護電路，還內含輸入脈沖信號和輸出OC信號的兩路光耦合器；具有故障時封鎖驅動脈沖和故障復位控制功能，與CPU配合，可實現自動停機、自 動復位等控制。
如A316J內部以兩只光耦合器光傳輸通道為分界點，分出丫輸人側電路和輸出側電路。1、 2為Vin+、Vin-正/負信號輸人端，VL1與相關輸入側、輸出側電路構成了脈沖信號傳輸電路。輸入信號經門電路由發光管VU (光耦合器）傳輸至輸出側電路。輸出側接收到的光信號再經受控放大電路，進行功率放大后由11腳輸出，驅動IGBT模塊。VL1的陽極和陰極分別由7、 8腳引出，便于外接故障保護電路，以切斷脈沖信號的傳輸。但常規應用中，一般是將7腳懸空，8腳直接接輸人側信號〈電源）地，構成了信號直通回路。內部輸 出級電路為推挽式輸出電路，由復合放大器保障大電流輸出能力。實際電路中， 控制電路的供電端子13腳與輸出級放大器的供電端子12腳也是短接的，接人驅動電路供電電源的正極，9、 10腳接入供電負極，電源電壓范圍為15 ~30V。
驅動電路對IGBT的過載保護，并非是通過電流采樣一串聯電流采樣電阻或采用電流互感器來進行的，而是由IGBT的通態管壓降，來判斷 IGBT是否出處于過電流狀態。在額定電流以下運行時，IGBT管壓降不大于3V，當運行電流達到IGBT的兩倍時，‘管壓降會上升到7V以上。應該實施 保護停機了。圖4-8為A316J構成的驅動電路。VL2(光 耦合器)與輸入、輸出側相關電路構成了IGBT管壓降檢測電路、IGBT模塊的OC信號報肇電路和故障復位電路。14腳為IGBT管壓降信號(IGBT過 電流檢測信號)輸人腳，14、 16腳經外接元件并聯于IGBT的C、E極上。正常工作狀態下，IGBT保護電路不動作，VL2為截止狀態，輸入側內部85觸發器的輸出（V端保持低電 平，對〃"的信號輸人通路不起控制作用，同時6腳內部DMOS管因無工作偏壓處于截止狀態，6腳（模塊OC信號輸出腳）為高阻態（高電平），電路正常工 作；當負載過重或驅動電路本身故障或8丁有開路性損壞時，14腳檢測到IGBT導通期間的管壓降達7V以上時，內部IGBT保護電路起控，11腳內部功率 輸出電路被先行封鎖，VL2導通，RS觸發器Q端變為高電壓，脈沖信號輸入門電路被封鎖，同時6腳內部DMOS管子導通，將低電平的OC信號輸人CPU或 前級故障信號處理電路。當！V觸發器被觸發后，將維持故障鎖定狀態，VL1的傳輸通路被切斷，驅動信號無輸出。直到A316的5腳（復位信號輸入腳）接收 一個外來（該信號常用CPU輸出）低電平的復位信號時，RS觸發器狀態復位，VL1等電路構成的脈沖信號傳輸通道，才又重新開通。15腳在OC故障信號輸 出時為高電平，也可配合外接電路進行故障報警等，一般電路中，15腳也被空置未用OC故障信號、供電電源欠電壓信號和脈沖輸入信號，決定著AJ316的輸 出狀態。輸出推挽電路具有互鎖功能，確保上、下管子不會同時導通。當供電電壓低落到12V以下時， 為避免IGBT欠激勵而導致電路故障，內部欠電壓電路保護電路起控，推挽輸出電路的0PC05下 管被強制導通，將驅動脈沖輸出端下拉為低電平，IGBT被截止；在脈沖輸入信號有效期間，IGBT保護電路檢測到IGBT的管壓降異常上升時，則保護電路 起控，推挽輸出電路的上部達林頓管被關斷，并由RS觸發器實施了故障鎖定。同時推挽輸出電路下管中并聯的0V105管子中放大倍數小的管子先行導通，經外 接觸發回路將IGBT的C、E結電容所存儲的電荷進行緩慢釋放，使IGBT軟關斷，避免由主電路的分布電感形成過大的Ldi/dt，易使IGBT超出安全 工作區而損壞。A316J的各腳電阻值見表4-2 (MF47型指針式萬用表U XI、檔測量)。
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