下圖畫出了阿爾法變頻器U相上下臂IGBT的驅動電路,每相下臂IGBT的驅動電路其實是共用D51、E32直流電源的。驅動供電也由穩壓電路分為+15V和-7.2V兩路電源,以形成對IGBT供電的+15V激勵電壓回路和-7.2V的截止電壓回路。驅動IC(A316J)的左側引腳為輸入側電路,右側引腳為輸出側電路。無論是脈沖信號還是OC故障信號,都由內部光耦合器電路相隔離。由PC929相比,因內部已有對OC信號的隔離,可省去外接光耦合器,并且脈沖信號、OC信號和故障復位信號可經控制端子CNN1直接與CPU脈沖輸出引腳相連。在有的變頻器電路中,僅是下三臂IGBT驅動電路采用A316J,上三管采用TLP250等。
圖-1 阿爾法變頻器驅動電路
?? ?一、電路工作原理簡述(以U上臂IGBT驅動電路為例):
U31 (A316J)的輸入側的供電為+5V,由CPU主板來的正向脈沖信號輸入到3腳,經2腳到地形成輸入信號通路;U31本身可能產生的OC信號由5腳經CNN1排線端子返回CPU,從CPU來的復位控制信號也由CNN1端子輸入到U31的6腳。整個驅動電路中的六塊驅動IC,其OC信號和復位信號端是并聯的,即檢測到任一臂IGBT有過流故障時,都將OC故障信號以或輸入方式,輸入到CPU;而從CPU來的故障復位信號,也同時加到六片A316的6腳,將整個驅動電路一同復位。
??? 驅動脈沖從A316J的11腳輸出,經R74、R75柵極電阻引入到模塊內部IGBT的G極。R77為柵極旁路電阻,Z34、Z35為柵、射極正負偏壓嵌位穩壓管,保護IGBT的輸入回路的安全。
??? A316J的14腳外電路與16腳引線并接于IGBT的C、E極,構成IGBT管壓降檢測電路,電路僅由R72、D61、C46三只元件構成,C48吸收瞬態干擾,避免誤保護動作出現。在11腳輸出高電平驅動電壓期間,IGBT1的導通,使D61正偏導通,將b點電位嵌制于OV驅動供電電位上。U31的14腳輸入一個“IGBT良好開通”的低電平信號,驅動脈沖被正常傳輸;因過流或IGBT低效或損壞時,b、c兩點間電壓異常升高,D61反偏截止失去低電平嵌位作用,14腳為高電平狀態,U31內部IGBT保護電路起控,將脈沖信號傳輸通道鎖定,同時令5腳輸出一個低電平的OC信號,通知CPU。直到6腳輸入一個CPU來的低電平復位信號后,U31的故障鎖定狀態才被解除。
二、檢修步驟和方法:
??? 根據驅動電路相關的故障特征,可以有的放矢地進行檢查和修復了。
??? 1、小功率變頻器,逆變輸出電路采用集成型(一體化)模塊,引腳較多,而且直接焊接于電源/驅動板上。在對驅動電路上電進行電壓檢測前,必須先行切斷逆變模塊的供電,待驅動電路檢修完畢后,再將逆變模塊的供電恢復!用壁紙刀或鋼鋸條將上圖a點切開一個2mm以上的缺口,印刷線路板多為雙面的,應將線路板兩面的銅箔條各切開一個口子。切完后,測量一下從P供電線到逆變模塊的P供電引入端子,呈現較大電阻后,再行上電。切忌在只切斷一面的銅箔而另一面銅箔仍舊相連的狀態下上電,避免測量不慎或驅動電路存在故障而造成IGBT的損壞!
??? 2、電路靜態測量(操作控制在停機狀態):
輸入側電路(A316J的4腳為OV電位點):
3、4腳之間有+5V的供電引入;1腳信號輸入端為接近0V的低電平。5、6腳為接近+5V的高電平。說明A316J輸入端靜態工作點基本正常。
??? A、若測得1腳有1V(比如+5V)以上的高電平信號輸入,檢查CNN1端子10到CPU脈沖輸出腳的脈沖信號傳輸通道,排除其故障;
??? B、若測得OC信號輸出腳6腳,為1V以下低電平,加熱焊點,用細鋼針挑開A316J的6腳與線路板的連接,原測量點電壓上升為+5V,說明6腳內部DMOS管子短路,更換A316J。測量點仍為低電平,檢查A316J的6腳至CPU引腳的相關電路,直到6腳電壓值恢復+5V的正常值為止;
??? C、若測得RST信號輸入腳5腳為1V 以下低電平,加熱焊點,用針挑開5腳與線路板的連接,原測量點電壓上升為+5V,說明A316的5腳內部電路損壞,更換A316J;仍為低電平,檢查CPU主板電路。
??? 輸出側電路(以16腳為O電位點):
??? A、先檢查+15V、-7.2V的驅動供電電源是否正常。若無負壓,檢查穩壓電路并排除;測得輸出電壓偏低,A316有異常溫升,脫開柵極電阻R74,供電電壓正常,為模塊內部IGBT的G、E結漏電損壞,更換模塊;供電電壓仍低,挑開A316的12/13腳,供電電壓恢復為正常值,更換A316J;
??? B、測量UG、UE端子電壓應為-7V左右。測得負壓僅為3V以下,測得柵極電阻上有電壓降,說明模塊內部IGBT的G、E結漏電損壞,更換逆變模塊;測得柵極電阻上電壓降為OV,更換A316J;
C、檢查R74、R75、Z34、Z35、R77等IGBT柵控回路元件,確保其正常。
3、電路的動態檢測:
A、從三相供電電路中找到b、c、e、f點,并將b、c點和e、f點分別短接,以屏蔽驅動IC中IGBT保護電路OC故障報警功能,令CPU輸出六路脈沖信號;
B、配合操作顯示面板的啟/停操作,可測出正常狀態下的驅動電路的輸入、輸出電壓值(數字表測得),見表4-5:
?在線啟/停狀態下對A316J輸入/輸出信號電壓的測量值
輸入信號電壓 A316J的2、3腳之間 |
直流電壓檔/停止 | 直流電壓檔/啟動 | 交流電壓檔/停止 | 交流電壓檔/啟動 |
約0V | 0.4V 左右 | 0V | 約0.7V | |
輸出信號電壓 UG、UE端子電壓 |
? | ? | ? | ? |
-7V | 約+4V | 0V | 約14V |
??? 注:各機型所測驅動脈沖的輸出信號電壓應相差不大,但輸入電壓值因各種因素的不同,可能有較大差異,但以動、靜態電壓值的顯著變化來判斷故障所在就行了。顯然,用交流電壓檔,測量數值變化更為顯著。
?? ?a、檢測A316J的1、2腳之間輸入信號無變化,檢查CPU至A316J的輸入信號通路,并將故障排除;
??? b、若檢測輸入信號正常,檢測UG、UE端子電壓,正常時交流電壓值約為14V左右;檢測輸出電壓偏低,同時測量+15V供電電壓低落,為電源帶負載能力不足,排除電源故障;檢查電源無故障,可能為A316J內部輸出管低效,導通內阻變大,更換AJ316。
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