變頻器驅(qū)動(dòng)電路常用的幾種驅(qū)動(dòng)IC

1、變頻器驅(qū)動(dòng)電路常用的幾種驅(qū)動(dòng)IC變頻器驅(qū)動(dòng)電路中常用IC,共有為數(shù)不多的幾種?？梢栽O(shè)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(qū)動(dòng)電路，即便是型號(hào)的功率級(jí)別不同的變頻器，驅(qū)動(dòng) 電路卻往往采用了同一型號(hào)的驅(qū)動(dòng)IC,甚至于驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)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(jī)種，經(jīng)常采用TLP250、A3120 (HCPL3120驅(qū)動(dòng)IC,內(nèi)部電路簡(jiǎn)單，不含IGBT保護(hù)電路；以后被大量廣泛采用的是PC923 PC929的組合驅(qū)動(dòng)電路，往往上三臂IGBT采用PC923驅(qū)動(dòng)，而下三臂IGBT則采用PC929驅(qū)動(dòng)。PC929內(nèi)含IGBT檢測(cè)保護(hù)電路等；

2、智能化程度比較高的專用 驅(qū)動(dòng)芯片A316J,也在大量機(jī)型中被采用。通過(guò)熟悉驅(qū)動(dòng)IC的引腳功能和掌握相關(guān)的檢測(cè)方法，達(dá)到對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行故障判斷與檢測(cè)的能力，以及能對(duì)不同型號(hào)的驅(qū)動(dòng)IC應(yīng)急進(jìn)行代換與修復(fù)。一、TLP250和 HCPL312但區(qū)動(dòng) IC :7TLP250HCPL3120/ J312HCNW3120圖1三種驅(qū)動(dòng)IC的功能電路圖TLP250 :輸入IF電流閥值5mA電源電壓10s35V,輸出電流土 0.5A ,隔離電壓2500V,開(kāi)通/關(guān) 斷時(shí)間(tPLH/ t PH。0.5肉?？芍苯域?qū)動(dòng) 50A1200V的IGBT模塊，在小功率變頻器驅(qū)動(dòng)電路中，和早期 變頻器產(chǎn)品中被普遍采用。HCNW

3、3120 (A3120):與HCPL3120 HCPLJ312內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)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IF電流閥值2.5mA,電源電壓15s30V,輸出電流土 2A,隔離電壓1414V,可直接驅(qū)動(dòng) 150A/1200V的IGBT模塊。三種驅(qū)動(dòng)IC的引腳功能基本一致，小功率機(jī)型中可用TLP250直接代換另兩種HCNW312而HCPL3120大多數(shù)情況下 TLP350、HCNW312M以互換，雖然它們的個(gè)別參數(shù)和內(nèi)部電路有所差異，如 TPL250的電流輸出能力較低，但在變頻器中功率機(jī)型中，驅(qū)動(dòng)IC往往有后置放大器，對(duì)驅(qū)動(dòng)IC的電流 輸出能力就不是太挑剔了。驅(qū)動(dòng)IC實(shí)

4、質(zhì)上都為光耦合器件，具有優(yōu)良的電氣隔離特性。輸入側(cè)內(nèi)部電路為一只發(fā)光二極管，有明顯的正、反向電阻特性。用指針式萬(wàn)用表X1k檔測(cè)量，2、3腳正向電阻約為100k 左右，反向電阻無(wú)窮大；用X 10k檔測(cè)量，正向電阻約為 25kQ左右，反向電阻也為無(wú)窮大。當(dāng)然 2、3腳與輸出側(cè)各 引腳電阻，都是無(wú)窮大的。 5、6腳和5、8腳之間，均有鮮明的正、反向電阻，當(dāng) 5腳搭紅表筆時(shí)，有 10k Q/30 kQ的電阻值，5腳接黑表筆時(shí)，電阻值接近于無(wú)窮大。因選材、工藝和封裝型式的不同和測(cè)量?jī)x表的選型不同，得出的測(cè)量數(shù)值會(huì)有一定的差異。TLP250的輸出電路采用互補(bǔ)式電壓跟隨器輸出電路，V1、V2均為雙極型器件三

5、極管。而 HCPL3120的輸出電路 V2采用了 DMO£極管，兩種芯片的輸出側(cè)電 阻值有所差異。在上電檢測(cè)中，從驅(qū)動(dòng) IC的電路結(jié)構(gòu)中可得出如下結(jié)論：當(dāng) 2、3腳輸入電流通路接通 時(shí)，TPL250內(nèi)部V1導(dǎo)通，6、7腳則與8腳電壓相近或相等；當(dāng) 2、3腳輸入電流為零時(shí)，TLP250內(nèi)部 V2導(dǎo)通，6、7腳則與5腳電位相近或相等。這即是對(duì)TLP250好壞進(jìn)行判斷的依據(jù)。TLP250在線測(cè)量：因機(jī)型不同，外圍電路的數(shù)值不盡相同，所以測(cè)量得出的在線電阻值的參考意義不大。在供電狀態(tài)下，可方便測(cè)出 TLP250的好壞情況。驅(qū)動(dòng)電路的帶電檢測(cè)，須在單獨(dú)檢修驅(qū)動(dòng)電路的情況下或已將逆 變功率電路的

6、供電切除的情況下進(jìn)行！嚴(yán)禁在整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，直接下筆測(cè)量驅(qū)動(dòng)電路一一由表筆引入的干擾信號(hào)會(huì)誤觸通 舊GT,造成嚴(yán)重?fù)p壞！在脫開(kāi)逆變電路或切斷逆變電路供電的情況下，和CPU主板能輸出正常六路驅(qū)動(dòng)脈沖的情況下，可以在線檢測(cè)驅(qū)動(dòng)IC的工作狀態(tài)。在變頻器的控制線路處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)，測(cè)量2、3腳電壓應(yīng)為0V,測(cè)量5、6腳電壓應(yīng)為OV操作變頻器的操作顯示面板，使之處于啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，測(cè)量2、3腳應(yīng)有0.6V左右的正向電壓值，此時(shí)測(cè)量5、6腳之間應(yīng)有2-4V左右的電壓輸出。說(shuō)明 TLP250是好的。2、3腳輸入電壓有變化，但輸出腳無(wú)電 壓變化，或輸出腳一直保持一個(gè)固定不變的高電平或低電平，說(shuō)明 TLP250損壞

7、。當(dāng)然，也可用外加電源串聯(lián)限流電阻提供TLP250的輸入電流，檢測(cè)輸出腳的電壓變化，來(lái)檢測(cè)判斷TLP250的好壞。上述檢測(cè)方法同樣適用于HCNW312等的檢測(cè)。IF+ 3IF- 2IF- 1Nc 4Nc 5Nc 6Nc 713 Vcc12 Vc11 Vo10 GND14 GND9 C8 FS通壓電路/接口電路二、PC923 PC929驅(qū)動(dòng) IC:8 Vcc5 Vc6 Vo7 GND圖2 配對(duì)應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)IC: PC923 （8弓I腳）、PC929 （14弓I腳）兩片驅(qū)動(dòng)IC經(jīng)常成對(duì)出現(xiàn)，成為驅(qū)動(dòng)電路的一個(gè)經(jīng)典組合模式。PC923用于上三臂IGBT管子的驅(qū)動(dòng),PC929則用于驅(qū)動(dòng)下三臂IGBT管子

8、，并同時(shí)承擔(dān)對(duì)IGBT導(dǎo)通管壓降的檢測(cè)，對(duì)舊GT實(shí)施過(guò)流保護(hù) 和輸出OCM警信號(hào)白任務(wù)。PC929與普通驅(qū)動(dòng)IC的不同，在于內(nèi)部含有 IGBT保護(hù)電路和OC言號(hào)輸出 電路，將驅(qū)動(dòng)和保護(hù)功能集成于一體。PC923 的相關(guān)參數(shù)：輸入IF電流值5s20mA電源電壓15s35V,輸出峰彳1電流土 0.4A ,隔離電壓 5000V,開(kāi)通/關(guān)斷時(shí)間（tPLH/ t phl） 0.5的?？芍苯域?qū)動(dòng) 50A/1200V以下的小功率IGBT模塊。PC923的 電路結(jié)構(gòu)同TLP250等相近，但輸出引腳不太一樣。5、8腳之間可接入限流電阻，限制輸出電流以保護(hù)內(nèi)部V1、V2三極管。常規(guī)應(yīng)用，是將 5、8腳直接短接，接

9、入供電電源的正極。如果將輸出側(cè)引線改動(dòng)一下，也可以與 TLP520、A3120等互為代換。其上電檢測(cè)方法也同于TLP250,在此不予贅述。PC929 的相關(guān)參數(shù)與 PC923相接近，在電路結(jié)構(gòu)上要復(fù)雜一些。1、2腳為內(nèi)部發(fā)光二極管陰極，3腳為發(fā)光管陽(yáng)極，1、3腳構(gòu)成了信號(hào)輸入端。4、5、6、7腳為空端子。輸入信號(hào)經(jīng)內(nèi)部光電耦合器、放大器隔離處理后經(jīng)接口電路車入到推挽式輸出電路。10、14腳為輸出側(cè)供電負(fù)端，13腳為輸出側(cè)供電正端，12腳為輸出級(jí)供電端，一般應(yīng)用中將13、12腳短接。11腳為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，經(jīng)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(hào)檢測(cè)腳，9、1

10、0腳經(jīng)外電路并聯(lián)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(chǎn)生表征了IGBT運(yùn)行在危險(xiǎn)的過(guò)流狀態(tài)下。PC929的8腳為IGBT管子的OC （過(guò)載、過(guò)流、短路）信號(hào)輸出腳，由外接光耦合器將 故障信號(hào)返回CPUVcc 8+ 18V+5收控電源R2'CPU+5謖控電源CPPC2 PC9231 Nc2 I+舊4 NcVc 5J Q1GND 7f恒壓電路/不放大器c c C N N N2 14 5 6淮口電路NC7ZQ3上 R27回-10VR99/Q3 叼9 "10d 市IQ1CPUR97R98R1080VD25R122+ 18VQ1R101X7

11、R95K Q2R105oddC350V-10VPC11 PC929CIGBT圖3 PC923、PC929與后置放大器構(gòu)成的 U相驅(qū)動(dòng)電路PC929內(nèi)部IGBT保護(hù)電路的動(dòng)作過(guò)程：在正常狀態(tài)下，變頻器無(wú)論處于待機(jī)或運(yùn)行狀態(tài)，2、3腳輸入脈沖信號(hào)電流，11腳相繼產(chǎn)生+15V和-7.5V的輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。此時(shí) PC929的8 （FS）腳一直為 高電平狀態(tài)；當(dāng)所驅(qū)動(dòng)的IGBT管子流過(guò)異常電流時(shí) （如2倍以上額定電流），IGBT的導(dǎo)通管壓降迅速上 升，使9腳電壓到達(dá)故障報(bào)警閥值（7V）, PC929內(nèi)部的IGBT保護(hù)電路起控，11腳輸出的正向激勵(lì)電壓 降低，使IGBT的導(dǎo)通電流下降，同時(shí)控制 8腳內(nèi)部

12、的三極管 Q3導(dǎo)通，輸出一個(gè)低電平的OC故障信號(hào)，經(jīng)外接光耦合器送入 CPU CPUS過(guò)流情況實(shí)施保護(hù)停機(jī)等動(dòng)作。表1 PC923、PC929輸出側(cè)的各腳電阻值（kQ）PC9232、3腳5腳搭紅表筆5、6腳5、7腳5、8腳正向電阻10348.570反向OO5腳搭紅黑筆OOOOOOPC9293、2腳10腳搭紅筆10、8 腳10、9 腳10、 11 腳10、 12 腳10、 13 腳正向25OO5510OO20反向OO10腳搭黑筆1313121110在單獨(dú)維修電源/驅(qū)動(dòng)板的上電檢測(cè)中，因 PC929的9、10腳與IGBT模塊脫離，一接受運(yùn)行信號(hào)8腳即報(bào)出OC故障信號(hào)，11腳輸出脈沖電壓也被內(nèi)部 I

13、GBT保護(hù)電路所嵌制，致使無(wú)法測(cè)出PC929的工作狀態(tài)。需采取相應(yīng)措施，解除PC929的管壓降檢測(cè)功能，強(qiáng)制電路正常工作，達(dá)到方便檢測(cè)的目的。三、智能型驅(qū)動(dòng)IC HCPL-316J (A316J):VCC2VcVO UT DESATvLED1-> VLED1 -圖4 HCPL-316J內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖及引腳功能圖圖5 HCPL-316J內(nèi)部電路原理圖+5V*R111 102U31 A316JD613 Vcc110CNN12 Vin-C71331C361041 Vin+11TH6 FAULTC72 一 3315 RST7 LED1 +A 8 LED1-4 GND1Vcc2 13Vc 12DES

14、AT 14VOUT 11LED2+15Vee 9Vee 10C46Ve 16R72202R74R75I-I 10R10RZ34Z350V-7.2VR77203Uf上臂IGBTW動(dòng)電路+ 15VG圖6由HCPL-316J構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路圖4和圖5分別為 A316J的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和原理圖。AJ316的輸出電流值達(dá) 2.5A ,可直接驅(qū)動(dòng)150A/1200V的IGBT。作為一種專用驅(qū)動(dòng)芯片，其各項(xiàng)功能已接近完善，外圍附屬電路相對(duì)簡(jiǎn)潔。輸入 側(cè)內(nèi)部電路為數(shù)字門電路，阻抗較高，不必取用大的彳t號(hào)源電流。內(nèi)含欠電壓封鎖輸出電路和IGBT保護(hù)電路；內(nèi)含輸入脈沖信號(hào)和輸出OC信號(hào)的兩路光電耦合器；具有故障時(shí)封鎖驅(qū)

15、動(dòng)脈沖和故障復(fù)位控制功能，與CPU1已合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)、自動(dòng)復(fù)位等控制。如圖4和圖5, A316J內(nèi)部以兩只光耦合器的光傳輸通道為分界點(diǎn)，分出了輸入側(cè)電路和輸出側(cè)電 路。1、2為Vn+、Vn-正/負(fù)信號(hào)輸入端，LED1與相關(guān)輸入側(cè)、輸出側(cè)電路構(gòu)成了脈沖信號(hào)傳輸電路。 輸入信號(hào)經(jīng)門電路由發(fā)光管LED1 （光耦合器）傳輸至輸出側(cè)電路。輸出側(cè)接受到的光信號(hào)再經(jīng)受控放大電路，進(jìn)行功率放大后由11腳輸出，驅(qū)動(dòng)IGBT模塊。LED1的陽(yáng)極和陰極分別由 7、8腳引出，便于外接故障保護(hù)電路，以切斷脈沖信號(hào)的傳輸。但常規(guī)應(yīng)用中，一般是將7腳懸空，8腳直接接輸入側(cè)信號(hào)（電源）地，構(gòu)成了信號(hào)直通回路。內(nèi)部輸出級(jí)電

16、路為推挽式輸出電路，由復(fù)合放大器保障大電流輸出能力。實(shí)際電路中，控制電路的 供電端子13腳與輸出級(jí)放大器的供電端子12腳也是短接的，接入驅(qū)動(dòng)電路供電電源的正極，9、10腳接入供電負(fù)極，電源電壓范圍為15s30V。驅(qū)動(dòng)電路對(duì)IGBT的過(guò)載保護(hù)，并非是通過(guò)電流采樣一一串聯(lián)電流采樣電阻或采用電流互感器來(lái)進(jìn) 行的，而是由IGBT的通態(tài)管壓降，來(lái)判斷 IGBT是否出處于過(guò)流狀態(tài)。在額定電流以下運(yùn)行時(shí)，IGBT管壓降不大于3V,當(dāng)運(yùn)行電流達(dá)到IGBT的兩倍時(shí)，管壓降會(huì)上升到 7V以上。應(yīng)該實(shí)施保護(hù)停機(jī)了。LED2 （光電耦合器）與輸入、輸出側(cè)相關(guān)電路構(gòu)成了IGBT管壓降檢測(cè)電路、IGBT模塊的OC信號(hào)報(bào)警

17、電路和故障復(fù)位電路。14腳為IGBT管壓降信號(hào)（IGBT過(guò)電流檢測(cè)信號(hào)）輸入腳，14、16腳經(jīng)外接元 件并聯(lián)于IGBT的C、E極上。正常工作狀態(tài)下，IGBT保護(hù)電路不動(dòng)作，LED2為截止?fàn)顟B(tài)，輸入側(cè)內(nèi)部 RS觸發(fā)器的輸出Q端保持低電平，對(duì)LED1的信號(hào)輸入通路不起控制作用，同時(shí)6腳內(nèi)部DMO籬因無(wú)工作偏壓處于截止?fàn)顟B(tài)，6腳（模塊OC信號(hào)輸出腳）為高阻態(tài)（高電平），電路正常工作；當(dāng)負(fù)載過(guò)重或 驅(qū)動(dòng)電路本身故障或 IGBT有開(kāi)路性損壞時(shí)，14腳檢測(cè)到IGBT導(dǎo)通期間的管壓降達(dá) 7V以上時(shí)，內(nèi)部IGBT 保護(hù)電路起控，11腳內(nèi)部功率輸出電路被先行封鎖，LED2導(dǎo)通，RS觸發(fā)器Q端變?yōu)楦唠妷?，脈沖信號(hào)

18、輸入門電路被圭鎖，同時(shí) 6腳內(nèi)部DMOST子導(dǎo)通，將低電平的 OC言號(hào)車入CPU或前級(jí)故障信號(hào)處理電 路。當(dāng)RS觸發(fā)器被觸發(fā)后，將維持故障鎖定狀態(tài)，LED1的傳輸通路被切斷，驅(qū)動(dòng)信號(hào)無(wú)輸出。直到AJ316的5腳（復(fù)位信號(hào)輸入腳）接受一個(gè)外來(lái)（該信號(hào)常用CPU俞出）低電平的復(fù)位信號(hào)時(shí)，RS觸發(fā)器狀態(tài)復(fù)位，LDE1等電路構(gòu)成的脈沖信號(hào)傳輸通道，才又重新開(kāi)通。15腳在OC故障信號(hào)輸出時(shí)為高電平，也可配合外接電路進(jìn)行故障報(bào)警等，一般電路中，15腳也被空置未用。OC 故障信號(hào)、供電電源欠電壓信號(hào)和脈沖輸入信號(hào)，決定著AJ316的輸出狀態(tài)。輸出推挽電路具有互鎖功能，確保上、下管子不會(huì)同日導(dǎo)通。當(dāng)供電電壓低落到12V以下時(shí)，為避免IGBT欠激勵(lì)而導(dǎo)致電路故障，內(nèi)部欠電壓電路保護(hù)電路起控，推挽輸出電路的DMOSF管被強(qiáng)制導(dǎo)通，將驅(qū)動(dòng)脈沖輸出端下拉為低電平，IGBT被截止；在脈沖輸入信號(hào)有效期間，IGBT保護(hù)電路檢測(cè)到IGBT的管壓降異常上升時(shí)，則保護(hù)電路起控，推挽輸出電路的上部達(dá)林頓管被關(guān)斷，并由RS觸發(fā)器實(shí)施了故障鎖定。同時(shí)推挽輸出