变频器驱动电路常用的几种驱动ICWord格式.docx
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6Vo
6Nc
V2
Nc4
V25GNDNc4
V25GND
5GND
TLP250
HCNW3120
HCPL3120/J312
图1
三种驱动IC的功能电路图
TLP250:
输入IF
电流阀值5mA,电源电压
10∽35V,输出电流±
0.5A,隔离电压
2500V,开通/
关断时间(tPLH/
tPHL)0.5μs。
可直接驱动
50A1200V的
IGBT模块,在小功率变频器驱动电路中,和早期变频器产品中被普遍采用。
HCNW3120(A3120):
与HCPL3120、HCPLJ312内部电路结构相同,只是因选材和工艺的不同,后者的电
2
隔离能力低于前者。
输入IF电流阀值2.5mA,电源电
压15∽30V,输出电流±
2A,隔离电压1414V,可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。
三种驱动IC的引脚功能基本一致,小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120,
大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换,虽然它们的个别参数和内部电路有所差异,如TPL250的电流输
出能力较低,但在变频器中功率机型中,驱动IC往往有后置放大器,对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。
驱动IC实质上都为光耦合器件,具有优良的电气隔离特性。
输入侧内部电路为一只发光二极管,有明
显的正、反向电阻特性。
用指针式万用表×
1k档测量,2、3脚正向电阻约为100kΩ左右,反向电阻无穷大;
用×
10k档测量,正向电阻约为25kΩ左右,反向电阻也为无穷大。
当然2、3脚与输出侧各引脚电阻,都是无穷大的。
5、6脚和5、8脚之间,均有鲜明的正、反向电阻,当5脚搭红表笔时,有10kΩ/30kΩ的电阻值,
5脚接黑表笔时,电阻值接近于无穷大。
因选材、工艺和封装型式的不同和测量仪表的选型不同,得出的测量数值会有一定的差异。
TLP250的输出电路采用互补式电压跟随器输出电路,V1、V2均为双极型器件三极管。
而HCPL3120的输出电路V2采用了DMOS三极管,两种芯片的输出侧电阻值有所差异。
在上电检测中,
从驱动IC的电路结构中可得出如下结论:
当2、3脚
输入电流通路接通时,TPL250内部V1导通,6、7脚则与8脚电压相近或相等;
当2、3脚输入电流为零时,TLP250内部V2导通,6、7脚则与5脚电位相近或相等。
这即是对TLP250好坏进行判断的依据。
TLP250在线测量:
因机型不同,外围电路的数值不尽相同,所以测量得出的在线电阻值的参考意义不大。
在供电状态下,可方便测出TLP250的好坏情况。
驱动电路的带电检测,须在单独检修驱动电路的情况下或已将逆变功率电路
3
的供电切除的情况下进行!
严禁在整机运行状态下,直接下笔测量驱动电路——由表笔引入的干扰信号会误触通IBGT,造成严重损坏!
在脱开逆变电路或切断逆变电路供电的情况下,和CPU主板能输出正常六路驱动脉冲的情况下,可以在线检测驱动IC的工作状态。
在变频器的控制线路处于停机状态时,测量2、3脚电压应为0V,测量5、6脚电压应为OV;
操作变频器的操作显示面板,使之处于启动运行状态,测量2、3脚应有0.6V左右的正向电压值,此时测量5、6脚之间应有2--4V左右的电压输出。
说明TLP250是好的。
2、3脚输入电压有变化,但输出脚无电压变化,或输出脚一直保持一个固定不变的高电平或低电平,说明TLP250损坏。
当然,也可用外加电源串联限流电阻提供TLP250的输入电流,检测输出脚的电压变化,来检测判断TLP250的好坏。
上述检测方法同样适用于HCNW3120等的检测。
二、PC923、PC929驱动IC:
IF+3
恒压电路
13Vcc
12Vc
IF-2
接
口
11Vo
IF-1
5Vc
电
路
10GND
放大器
14GND
Nc5
IGBT保护电路
9C
7GND
Nc6
Nc7
V3
8FS
图2配对应用的驱动IC:
PC923(8引脚)、PC929(14
引脚)
两片驱动IC经常成对出现,成为驱动电路的一个经典组合模式。
PC923用于上三臂IGBT管子的驱动,PC929则用于驱动下三臂IGBT管子,并同时承担对IGBT导通管压降的检测,对IBGT实施过流保护和输出OC报警信号的任务。
PC929与普通驱动IC的不同,在于内部含有IGBT保护电路和OC信号输出电路,将驱动和保护功能集成于一体。
4
PC923的相关参数:
输入IF电流值5∽20mA,电源电压15∽35V,输出峰值电流±
0.4A,隔离电压5000V,开通/关断时间(tPLH/tPHL)0.5μs。
可直接驱动50A/1200V以下的小功率IGBT模块。
PC923的电路结构同TLP250等相近,但输出引脚不太一样。
5、8脚之
间可接入限流电阻,限制输出电流以保护内部V1、V2三极管。
常规应用,是将5、8脚直接短接,接入供电电源的正极。
如果将输出侧引线改动一下,也可以与TLP520、A3120等互为代换。
其上电检测方法也同于TLP250,在此不予赘述。
PC929的相关参数与PC923相接近,在电路结构上要复杂一些。
1、2脚为内部发光二极管阴极,3脚为发光管阳极,1、3脚构成了信号输入端。
4、5、6、7脚为空端子。
输入信号经内部光电耦合器、放大器隔
离处理后经接口电路输入到推挽式输出电路。
10、14脚为输出侧供电负端,13脚为输出侧供电正端,12脚为输出级供电端,一般应用中将13、12脚短接。
11脚为驱动信号输出端,经栅极电阻接IGBT或后置功率放大电路。
PC929的9脚为IGBT管压降信号检测脚,9、10脚经外电路并联于IGBT的C、E极上。
IGBT在额定电流下的正常管压降仅为3V左右。
异常管压降的产生表征了IGBT运行在危险的过流状态下。
PC929的8脚
为IGBT管子的OC(过载、过流、短路)信号输出脚,由外接光耦合器将故障信号返回CPU。
5
Vcc8
+18V
P
Vc5
C
1Nc
Q3
+5V受控电源
Q1
IGBT
2I+
R27
6
G
R20
R23
CPU
Q2
R21
E
3I-
Q4
R19
4Nc
-10V
0V
GND7
PC2PC923
R99
D25
R122
W
13
12
R107
R101
R95
11
Q2R105
R108CPU
N
1
8
R100
4Nc放
C38PC12
5Nc
大
C35
器
R97
9
7Nc
10
R98
D26
14
PC11PC929
图3PC923、PC929与后置放大器构成的U相驱动电
PC929内部IGBT保护电路的动作过程:
在正常状态下,变频器无论处于待机或运行状态,2、3脚输入脉冲信号电流,11脚相继产生+15V和-7.5V的输出驱动电压信号。
此时PC929的8(FS)脚一直为高电平状态;
当所驱动的IGBT管子流过异常电流时(如2倍以上额定电流),IGBT的导通管压降迅速上升,使9脚电压到达故障报警阀值(7V),PC929内部的IGBT保护电路起控,11脚输出的正向激励电压降低,使IGBT的导通电流下降,同时控制8脚内部的三极管Q3导通,输出一个低电平的OC故障信号
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