變頻器驅(qū)動(dòng)電路詳解

驅(qū)動(dòng)電路（Drive Circuit），位于主電路和控制電路之間，用來對(duì)控制電路的信號(hào)進(jìn)行放大的中間電路（即放大控制電路的信號(hào)使其能夠驅(qū)動(dòng)功率晶體管），稱為驅(qū)動(dòng)電路。

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控制電路輸出的6路脈沖信號(hào)進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路（紅色標(biāo)記處），經(jīng)過光耦的隔離和功率放大后，驅(qū)動(dòng)IGBT，從而達(dá)到我們的控制開關(guān)效果，將直流逆變成我們們需要的三相交流電壓

（1） HCPL- 316J芯片介紹。HCPL - 316J是一種光電耦合驅(qū)動(dòng)器，它與A316J功能完全相同，可以互換。HCPL - 316J內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能如圖5-18所示。

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圖5-18 HCPL - 316J內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳功能

HCPL - 316J的輸出電流可達(dá)2A，可直接驅(qū)動(dòng)IGBT，它內(nèi)部電路由光電耦合器分成輸入電路和輸出電路兩部分，它采用輸入阻抗很高的數(shù)字電路作信號(hào)輸入端，無需較大的輸入信號(hào)電流；HCPL - 316J內(nèi)部具有欠壓封鎖和IGBT保護(hù)電路，當(dāng)芯片輸出電路的供電電壓低于12V時(shí)，欠壓保護(hù)電路動(dòng)作，12、11腳之間的內(nèi)部三極管截止，11腳停止從11腳輸出幅度不足的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，另外，當(dāng)IGBT出現(xiàn)過流時(shí)，芯片外圍的過流檢測(cè)電路使14腳電壓升高，內(nèi)部保護(hù)電路動(dòng)作，一方面讓MOS管導(dǎo)通，停止從11腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)外，另一方面輸出一路信號(hào)經(jīng)放大和光電耦合器后送到故障檢測(cè)電路（FAULT），該電路除了封鎖輸入電路外，還會(huì)從6腳輸出一個(gè)低電平去CPU或相關(guān)電路，告之IGBT出現(xiàn)過流故障，要解除輸入封鎖，須給5腳輸入一個(gè)低電平復(fù)位信號(hào)。

HCPL - 316J關(guān)鍵引腳的輸入輸出關(guān)系見表

表5-3 HCPL - 316J關(guān)鍵引腳的輸入輸出關(guān)系

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注X：高電平或低電平；H：高電平；L：低電平；I：輸入；O：輸出。

（2）由HCPL - 316J構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路分析。圖5-19是由HCPL - 316J構(gòu)成的U相驅(qū)動(dòng)電路，用來驅(qū)動(dòng)U相上、下臂IGBT，該電路還具有IGBT過流檢測(cè)保護(hù)功能。

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圖5-19 由HCPL - 316J構(gòu)成的U相驅(qū)動(dòng)電路

1）驅(qū)動(dòng)電路工作原理。開關(guān)變壓器TC1二次繞組上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)經(jīng)整流二極管VD52對(duì)電容充得22. 2V電壓，該電壓由R73、VS31分成15V和7.2V，以R73、VS31連接點(diǎn)為0V，則R73上端電壓為+15V，VS31下端電壓為-7. 2V，+15V送到U31 （A316J）的13、12腳作為輸出電路的電源和正電壓，-7.2V電壓送到U31的9、10腳作為輸出電路的負(fù)壓。在變頻器正常工作時(shí)，CPU會(huì)送U+相脈沖到U31的1腳，當(dāng)脈沖高電平送入時(shí)，U31的12、11腳內(nèi)部的達(dá)林頓管（復(fù)合三極管）導(dǎo)通，+15V電壓→U31的12腳→U31內(nèi)部三極管→U31的11腳→R75→上橋臂IGBT的G極，IGBT的E極接VS31的負(fù)極，E極電壓為0V，故上橋臂IGBT因UGE電壓為正電壓而導(dǎo)通；當(dāng)U+脈沖低電平送入U(xiǎn)31的1腳時(shí)，U31的11、9腳內(nèi)部的MOS管導(dǎo)通，-7.2V電壓→U31的9腳→內(nèi)部MOS管→U31的11腳→R75→上橋臂IGBT的G極，IGBT的E極接VS31的負(fù)極，E極電壓為0V，故上橋臂的IGBT因UGE電壓為負(fù)電壓而截止。

下橋臂驅(qū)動(dòng)電路工作原理與上橋臂相同，這里不再敘述。

2）保護(hù)電路。R72、C46、VD61及U31 （A316J）內(nèi)部的IGBT過流檢測(cè)及保護(hù)電路等構(gòu)成上橋臂IGBT過流保護(hù)電路。

在上橋臂IGBT正常導(dǎo)通時(shí)，C、E極之間的導(dǎo)通壓降一般在3V以下，VD61負(fù)極電壓低，U31的14腳電壓被拉低，U31內(nèi)部的IGBT檢測(cè)保護(hù)電路不工作。如果IGBT的C、E極之間出現(xiàn)過流，C、E極之間導(dǎo)通壓降會(huì)升高，VD61負(fù)極電壓升高，U31的14腳電壓被抬高，若過流使IGBT導(dǎo)通壓降達(dá)到7V以上，U31的14腳電壓被抬高很多，U31內(nèi)部IGBT檢測(cè)保護(hù)電路動(dòng)作，它一方面控制U31停止從11腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，另一方面讓U31從6腳輸出低電平去CPU，告之IGBT出現(xiàn)過流，同時(shí)切斷U31內(nèi)部輸入電路。過流現(xiàn)象排除后，給U31的5腳輸入一個(gè)低電平信號(hào)，對(duì)內(nèi)部電路進(jìn)行復(fù)位，U31重新開始工作。

R77用于釋放IGBT柵電容上的電荷，提高IGBT通斷轉(zhuǎn)換速度，VS34、VS35用于抑制竄入IGBT柵極的大幅度干擾信號(hào)。