变频器驱动电路详解

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变频器驱动电路详解

驱动电路(Drive Circuit),位于主电路和控制电路之间,用来对控制电路的信号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管),称为驱动电路。

驱动电路

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控制电路输出的6路脉冲信号进入驱动电路(红色标记处),经过光耦的隔离和功率放大后,驱动IGBT,从而达到我们的控制开关效果,将直流逆变成我们们需要的三相交流电压

常见的三种变频器驱动电路分析

(1) HCPL- 316J芯片介绍。HCPL - 316J是一种光电耦合驱动器,它与A316J功能完全相同,可以互换。HCPL - 316J内部结构及引脚功能如图5-18所示。

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图5-18 HCPL - 316J内部结构及引脚功能

HCPL - 316J的输出电流可达2A,可直接驱动IGBT,它内部电路由光电耦合器分成输入电路和输出电路两部分,它采用输入阻抗很高的数字电路作信号输入端,无需较大的输入信号电流;HCPL - 316J内部具有欠压封锁和IGBT保护电路,当芯片输出电路的供电电压低于12V时,欠压保护电路动作,12、11脚之间的内部三极管截止,11脚停止从11脚输出幅度不足的驱动信号,另外,当IGBT出现过流时,芯片外围的过流检测电路使14脚电压升高,内部保护电路动作,一方面让MOS管导通,停止从11脚输出驱动信号外,另一方面输出一路信号经放大和光电耦合器后送到故障检测电路(FAULT),该电路除了封锁输入电路外,还会从6脚输出一个低电平去CPU或相关电路,告之IGBT出现过流故障,要解除输入封锁,须给5脚输入一个低电平复位信号。

HCPL - 316J关键引脚的输入输出关系见表

表5-3 HCPL - 316J关键引脚的输入输出关系

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注X:高电平或低电平;H:高电平;L:低电平;I:输入;O:输出。

(2)由HCPL - 316J构成的驱动电路分析。图5-19是由HCPL - 316J构成的U相驱动电路,用来驱动U相上、下臂IGBT,该电路还具有IGBT过流检测保护功能。

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图5-19 由HCPL - 316J构成的U相驱动电路

1)驱动电路工作原理。开关变压器TC1二次绕组上的感应电动势经整流二极管VD52对电容充得22. 2V电压,该电压由R73、VS31分成15V和7.2V,以R73、VS31连接点为0V,则R73上端电压为+15V,VS31下端电压为-7. 2V,+15V送到U31 (A316J)的13、12脚作为输出电路的电源和正电压,-7.2V电压送到U31的9、10脚作为输出电路的负压。在变频器正常工作时,CPU会送U+相脉冲到U31的1脚,当脉冲高电平送入时,U31的12、11脚内部的达林顿管(复合三极管)导通,+15V电压→U31的12脚→U31内部三极管→U31的11脚→R75→上桥臂IGBT的G极,IGBT的E极接VS31的负极,E极电压为0V,故上桥臂IGBT因UGE电压为正电压而导通;当U+脉冲低电平送入U31的1脚时,U31的11、9脚内部的MOS管导通,-7.2V电压→U31的9脚→内部MOS管→U31的11脚→R75→上桥臂IGBT的G极,IGBT的E极接VS31的负极,E极电压为0V,故上桥臂的IGBT因UGE电压为负电压而截止。

下桥臂驱动电路工作原理与上桥臂相同,这里不再叙述。

2)保护电路。R72、C46、VD61及U31 (A316J)内部的IGBT过流检测及保护电路等构成上桥臂IGBT过流保护电路。

在上桥臂IGBT正常导通时,C、E极之间的导通压降一般在3V以下,VD61负极电压低,U31的14脚电压被拉低,U31内部的IGBT检测保护电路不工作。如果IGBT的C、E极之间出现过流,C、E极之间导通压降会升高,VD61负极电压升高,U31的14脚电压被抬高,若过流使IGBT导通压降达到7V以上,U31的14脚电压被抬高很多,U31内部IGBT检测保护电路动作,它一方面控制U31停止从11脚输出驱动信号,另一方面让U31从6脚输出低电平去CPU,告之IGBT出现过流,同时切断U31内部输入电路。过流现象排除后,给U31的5脚输入一个低电平信号,对内部电路进行复位,U31重新开始工作。

R77用于释放IGBT栅电容上的电荷,提高IGBT通断转换速度,VS34、VS35用于抑制窜入IGBT栅极的大幅度干扰信号。