6n138引腳圖

6n138特征

描述：

高共模瞬態(tài)免疫力非常高電流比與5300 VRMS絕緣一起通過耦合和集成高增益的LED實(shí)現(xiàn)采用8引腳雙列直插式封裝的光電探測(cè)器。用于光電二極管和輸出級(jí)啟用的獨(dú)立引腳TTL兼容飽和電壓高速操作。

進(jìn)入基地終端可以調(diào)整增益帶寬。

6N138非常適合TTL應(yīng)用，因?yàn)?00％最小電流傳輸比率，LED電流為1.6 mA可以使用一個(gè)裝置和一個(gè)裝置進(jìn)行操作用一個(gè)2.2kΩ的上拉電阻進(jìn)行負(fù)載。

6N139最適合低功耗邏輯應(yīng)用涉及CMOS和低功耗TTL。 400％的電流保證僅有0.5mA的LED電流的傳輸比從0°C到70°C。

注意：由于該設(shè)備的幾何尺寸較小，應(yīng)該是采用靜電放電（ESD）預(yù)防措施進(jìn)行處理。正確接地將防止進(jìn)一步的損壞和/或降級(jí)可能是由ESD引起的。

電氣特性

封裝

6n138應(yīng)用電路圖（一）

變頻器根據(jù)主電路的設(shè)計(jì)不同，可以分為交-交、交-直-交變頻器和電壓型、電流型變頻器，它們均有各自的特點(diǎn)。變頻器的電流流入改善功率因數(shù)用的電容器，由于其充電電流造成變頻器過電流（OCT），所以不能起動(dòng)，作為對(duì)策，請(qǐng)將電容器拆除后運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至改善功率因數(shù)，在變頻器的輸入側(cè)接入AC電抗器是有效的。本文設(shè)計(jì)的變頻器屬于交-直-交電壓型，它的主電路由三相全波整流、電容濾波和智能功率模塊PM20CSJ060所構(gòu)成，如圖1所示。

PM20CSJ060內(nèi)部集成6個(gè)IGBT、柵極驅(qū)動(dòng)電路、欠電壓、過流、過熱、短路等保護(hù)電路以及故障信號(hào)輸出電路。P， N分別為直流輸入正負(fù)端；U， V， W為三相交流電壓輸出端；VUP1~VUPC， VVP1~VVPC， VWP1~VWPC， VN1~VNC是4組獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電源，前3組分別供給U， V， W 3個(gè)上橋臂元件，第4組電源供給3個(gè)下橋臂元件和制動(dòng)回路元件；UP， VP，WP， UN， VN， WN分別為6個(gè)IGBT的基極驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)，它們都是低電平有效的電平信號(hào)，與外部控制電路之間通過光電隔離；F0是IPM模塊內(nèi)故障檢測(cè)電路的輸出信號(hào)，當(dāng)其為低電平時(shí)，表示模塊發(fā)生了過流、短路、欠電壓或過熱中的某種故障，它只是向外部控制電路提供指示信號(hào)，即使外部控制電路不采取措施，模塊也會(huì)通過自保護(hù)電路封鎖基極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而將自己保護(hù)起來。

圖1 變頻器主電路

1） 控制電路設(shè)計(jì)

變頻器控制電路以ARM單片機(jī)LPC2292為控制核心，主要由電源電路、交流電壓電流檢測(cè)電路、直流電壓檢測(cè)電路、故障檢測(cè)與處理電路、PWM脈沖輸出電路、LCD顯示和鍵盤輸入電路等構(gòu)成。使用的交流供電電源，無論是用于家庭還是用于工廠，其電壓和頻率均200V/60Hz（50Hz）或100V/60Hz（50Hz），等等。通常，把電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產(chǎn)生可變的電壓和頻率，該設(shè)備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC）。把直流電（DC）變換為交流電（AC）的裝置，其科學(xué)術(shù)語為“inverter”（逆變器）。由于變頻器設(shè)備中產(chǎn)生變化的電壓或頻率的主要裝置叫“inverter”，故該產(chǎn)品本身就被命名為“inverter”，即：變頻器，變頻器也可用于家電產(chǎn)品。使用變頻器的家電產(chǎn)品中不僅有電機(jī)（例如空調(diào)等），還有熒光燈等產(chǎn)品。用于電機(jī)控制的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。但用于熒光燈的變頻器主要用于調(diào)節(jié)電源供電的頻率。汽車上使用的由電池（直流電）產(chǎn)生交流電的設(shè)備也以“inverter”的名稱進(jìn)行出售。變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如計(jì)算機(jī)電源的供電，在該項(xiàng)應(yīng)用中，變頻器用于抑制反向電壓、頻率的波動(dòng)及電源的瞬間斷電。

電源電路

控制電路所需的電源除了4組IGBT驅(qū)動(dòng)電源+15V以外，單片機(jī)LPC2292本身也需要工作電源，其CPU內(nèi)核需要+1.8V電源；I/O端口需要+3.3V電源。因此控制電路需要3種電壓的電源。4組+15V的電源我們是通過4個(gè)三端穩(wěn)壓器LM7815來實(shí)現(xiàn)的；而+1.8V和+3.3V電源則利用三端穩(wěn)壓器LM7805和LDO芯片（低壓差電源芯片）共同來實(shí)現(xiàn)。

交流電流電壓檢測(cè)電路

交流側(cè)的每相電流檢測(cè)采用的是TA17系列電流互感器TA17-04，由運(yùn)算放大電路將互感器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，供單片機(jī)采樣。圖2（a）所示的是其中A相的電流檢測(cè)電路。TA17-04的輸入電流范圍為0~40A，輸出電流范圍為0~20mA，而單片機(jī)的采樣電壓范圍為0~3V，所以取反饋電阻Rf1=150Ω。

圖2交流電流電壓檢測(cè)電路

直流電壓檢測(cè)電路

直流電壓檢測(cè)是通過取濾波電容兩端電壓，經(jīng)過電阻分壓后轉(zhuǎn)換成0~5V電壓信號(hào)，然后經(jīng)過線性光電耦合器6N138整定為0~3V的電壓信號(hào)，通過電壓跟隨器輸出供單片機(jī)A/D通道采樣。

故障檢測(cè)與處理電路

PM20CSJ060有自保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)過流、欠壓、短路或過熱時(shí)，IMP的柵極驅(qū)動(dòng)單元就會(huì)關(guān)斷電流并輸出一個(gè)故障信號(hào)（FO）；當(dāng)U， V或W相的任一個(gè)上橋臂出現(xiàn)故障時(shí)，也會(huì)從相應(yīng)的輸出端輸出故障信號(hào)，另外系統(tǒng)增加的過壓/欠壓保護(hù)電路也有兩個(gè)故障輸出端。

PWM脈沖輸出電路

驅(qū)動(dòng)IPM內(nèi)部的六路IGBT的PWM脈沖先是從LPC2292內(nèi)部PWM脈寬調(diào)制器輸出的，然后通過光耦隔離后再送到IMP的六路脈沖輸入端。

2）保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

雖然PM20CSJ060有過流、欠壓、短路或過熱等自保護(hù)功能，但為了提高系統(tǒng)的可靠性和更好地保護(hù)IGBT，我們還是增加了一套快速而準(zhǔn)確的保護(hù)環(huán)節(jié)以防止各種故障的發(fā)生對(duì)系統(tǒng)造成的損壞。

欠壓/過壓保護(hù)電路

由于IGBT集電極與發(fā)射極之間的耐壓和承受反向壓降的能力有限，而電網(wǎng)的電壓波動(dòng)非常大，從而會(huì)導(dǎo)致直流回路過壓或欠壓，因此要設(shè)置直流電壓欠壓/過壓保護(hù)電路，以保護(hù)IGBT和其他元件不被損壞。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的欠壓/過壓保護(hù)電路，如圖3所示。圖中6N138為一個(gè)線性光電隔離器，輸出電壓信號(hào)與直流回路電壓成正比，當(dāng)直流回路電壓過低時(shí)，從6N138的VO端輸出一個(gè)較低電壓，與臨界欠電壓值相比較，小于則經(jīng)比較器LM393比較后輸出低電平的欠壓故障信號(hào)；當(dāng)直流回路電壓過高時(shí)，從6N138的VO端輸出一個(gè)較高電壓，與臨界過電壓值相比較，大于則經(jīng)比較器LM393比較后也輸出低電平的過壓故障信號(hào)。

圖3欠壓/過壓保護(hù)電路

限流起動(dòng)保護(hù)電路

此電路是用來防止在電機(jī)起動(dòng)過程中，電容充電電流過大而損壞整流管。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大，為了保護(hù)整流管，在主電路上串了一個(gè)限流電阻R1，定時(shí)15s后，單片機(jī)就控制繼電器將常開觸點(diǎn)閉合，使限流電阻R1短路，結(jié)束限流起動(dòng)過程，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

泵升電壓保護(hù)電路

當(dāng)電機(jī)負(fù)載進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，反饋電流將向中間直流回路電容充電，導(dǎo)致直流電壓上升，產(chǎn)生所謂的泵升電壓。如果不對(duì)此電壓進(jìn)行限制，它將造成IGBT的永久損壞。產(chǎn)生泵升電壓是電機(jī)制動(dòng)過程不可避免的現(xiàn)象。
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