分享繡花機變頻器驅(qū)動電路標準
變頻器驅(qū)動電路既叫變頻器觸發(fā)電路也叫變頻器的逆變脈沖傳輸電路,一般由CPU的PWM脈沖輸出引腳、驅(qū)動器/反相器電路、驅(qū)動功率電路等部分組成。下圖為英威騰INVT-P9/1.5kW變頻器的脈沖實際電路,系據(jù)實物測繪所成。
一、電路工作原理簡述如下:變頻器接受運行命令后,U3(CPU:S87C196MH)從28-33腳輸出六路PWM脈沖電壓,經(jīng)(U4:LS07)六緩沖器/驅(qū)動器,進行緩沖與隔離,經(jīng)主板排線端子J1/J4,送入后級脈沖驅(qū)動電路。在CPU和后級驅(qū)動IC之間,加有緩沖電路的理由,因驅(qū)動IC的輸入電路為發(fā)光二極管,需吸入一定的工作電流(達10mA),而CPU引腳的拉電流輸出能力往往有限,加入緩沖級,因緩沖級數(shù)字電路的輸入阻抗較高,可降低CPU的輸出負擔,增加工作安全性。中間緩沖電路經(jīng)常采用同相驅(qū)動器或反相驅(qū)動器。本電路采用同相驅(qū)動器電路。同相驅(qū)動器,在原理上可以理解為三極管射極輸出器,輸出電壓跟隨于輸入電壓,且同相位,具有較強的帶負載能力;反相驅(qū)動器,如同三極管反相放大器,輸入信號與輸出信號反相,輸出阻抗小于輸入阻抗。CPU的六個脈沖輸出端,全部經(jīng)上拉電阻接+5V供電,在停機狀態(tài),各腳靜態(tài)電壓為+5V,脈沖輸出狀態(tài),各腳直流電壓約為2.5V左右??梢钥闯?,CPU輸出為負向脈沖信號,輸出的是從+5V到0V變化的脈沖信號。U4的六個輸出腳電壓狀態(tài)也是如此。據(jù)此可據(jù)動/靜態(tài)電壓的明顯變化,檢測脈沖傳輸電路的緩沖級工作是否正常,能否正常輸出六路脈沖信號。
J1/J4排線端子將六路脈沖信號加到六路驅(qū)動IC的輸入端,下圖電路只畫出了U相上、下臂驅(qū)動電路,另二相驅(qū)動電路完全與此相同。驅(qū)動電路是由PC923、PC923驅(qū)動IC組合的經(jīng)典驅(qū)動電路,在各個品牌的變頻器產(chǎn)品中廣泛采用。PC923內(nèi)部為一光電耦合電路,輸入側(cè)為發(fā)光二極管,輸出側(cè)為射極輸出互補放大器電路,具有近安培級電流/功率輸出能力,可直接驅(qū)動15kW以下變頻器逆變模塊,驅(qū)動更大功率的模塊時,須加裝后級功率放大器。驅(qū)動IC的輸入側(cè)供電,由Q1、R52、R53、Z1等元件構(gòu)成,該電路為一動態(tài)恒流電路,輸入CPU主板供電的+5V,靜態(tài)輸出電壓為+5V,動態(tài)輸出直流電壓約為4V左右。電阻R52、R53、穩(wěn)壓管Z1提供了恒定基極偏流,使IC總是試圖維持恒定電流輸出。在驅(qū)動IC的3腳輸入負向脈沖信號時,形成發(fā)光二極管的工作電流,此工作電路即為Q1恒流電路所提供。用恒流電路提供驅(qū)動IC輸入電流的目的,是使驅(qū)動脈沖波形能保護較好的“陡峭形狀”,改善傳輸特性。有些變頻器電路,則直接取用+5V電源,省去恒流供電電路這一環(huán)節(jié)。驅(qū)動IC的輸入側(cè)內(nèi)部電路為一只發(fā)光二極管,其導(dǎo)通電壓值約為1、2V,因為脈沖電路,截止電壓為OV。測量PC923的2、3腳之間的直流電壓值,3腳搭負表筆,停機狀態(tài)時,兩引腳間電壓為0V,啟動和運行狀態(tài),兩引腳電壓約為0.6V左右。如果負表筆搭接5V電源地,停機狀態(tài),2、3腳都為+5V,運行狀態(tài),2腳電壓為4V左右,3腳電壓為3.4V左右。
再看PC923的輸出側(cè)電路。7、8腳之間加有開關(guān)電源繞組,經(jīng)D11、E8整流濾波來的22-24V左右的供電電壓。該電壓又經(jīng)R62、R63、Z4穩(wěn)壓處理成+15-18V、負9V左右的正負兩路供電,公共0V端子線接到了IGBT的EU端子上,IGBT的BU端子則經(jīng)R36柵極電阻接入PC923的6腳(脈沖輸出腳)。如果將EU端子作為零電位參考點,在脈沖信號作用期間,PC923發(fā)光二極管有電流輸入時,PC923的6腳輸出+15V電壓,經(jīng)R36加到逆變功率模塊內(nèi)部IBGT的柵極,驅(qū)動IGBT令其開通;PC923發(fā)光二極管截止時,PC923的6腳輸出-9V電壓,加到IGBT的柵極,令其關(guān)斷。
以EU端子為零電位參考點(拱接負表筆),停止狀態(tài),PC923的6腳或BU端子,應(yīng)為-9V(有的機型為-7.5V或-10V,有差異)直流電壓,0V交流電壓;在啟動和運行狀態(tài),BU端子應(yīng)為+4V直流電壓,15V交流電壓。
變頻器脈沖傳輸電路的一個顯著特點,是停止和運行狀態(tài),各電路動/靜態(tài)工作電壓值,均有顯著變化,非常利于對其工作狀態(tài)的檢測和判斷,不用示波器,只用萬用表,即能明確檢測和判斷出電路狀態(tài)是否正常。
PC929驅(qū)動IC與PC923相比,除內(nèi)部有一個脈沖信號傳輸通道外,還含有IGBT管壓降檢測電路,又稱IGBT保護電路,和OC/SC故障報警電路。IGBT保護電路不是通過電流采樣對IGBT實施保護的,而是通過對IGBT管壓降的檢測,來實施保護動作的。對IGBT過載和短路的保護,恰恰正是依賴于對IGBT管壓降檢測電路的。IGBT在額定電流運行狀態(tài)下,導(dǎo)通管壓降一般在3V以內(nèi)。