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型号规格:PC929品牌:夏普
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产品详细说明
驱动电路对逆变功率电路的修复是在确认CPU主板和驱动电路正常的前提下进行的，否则对模块的盲目更换不但毫无意义，而且可能会造成直接的经济损失；对驱动电路的修复是在CPU主板能正常输出六路脉冲信号的前提下进行的，否则对驱动电路的修复不但无意义，而且给检测带来了一定的难度。CPU主板的正常，为我们修复各种故障，提供了有效的监控和提示的作用，使我们能根据操作显示面板上故障代码的提示，有针对性地检查故障电路。
&&& 但器完善的各种检测和保护功能，在变频器正常运行时是非常必要的，在我们进行局部电路故障的维修时――总得使机器脱离开整机连接的状态，来进行检修吧，会引发相关保护电路的起控，而使变频器进入故障锁定状态，停止了对比如对六路脉冲信号的输出，使我们无法（或比较困难）检测该信号通路如驱动电路是否能正常地对CPU电路来的六路脉冲信号进行传输和放大。
&&& 驱动电路的工作状态的正常，只有一个标准：能正常地传输和放大六路驱动脉冲。输出的六路驱动脉冲具有符合要求的电压幅度和电流供给能力。静态（待机）下的工作点检测，往往不能得出准确的结论。得想法让电路处于动态工作中，一是采取相应措施，屏蔽掉变频器的相关故障检测功能，二是用某种方法验证驱动电路的输出能力，确认驱动电路输出的六路逆变脉冲信号，是完全符合要求的，于是对驱动电路的修复才能画上一个圆满的句号。
&& &对驱动电路的检修，一定程度上决定了整机检修的成败。故障变频器无论表现出何种故障，最后的修复总是表现驱动电路六路驱动脉冲的正常输出！六路脉冲输出信号都有，但有缺陷，轻者机器不能正常工作，重者将有可能使逆变模块损坏，对驱动电路的检修，小心不为过！
一、驱动电路（由PC923、PC929组合）的构成和电路原理：
图4。9 由PC923、929构成的驱动电路
&&& 上图为东元7200MA变频器 U相的驱动电路图。15kW以下的驱动电路，则由PC923、PC929经栅极电阻直接驱动IGBT，中、大功率变频器，则由后置放大器将驱动IC输出的驱动脉冲进行电流放大后，再输入IGBT的G、E极。
&&& 驱动电路的电源电路，是故障检测的一个重要环节。不但要求其输出电压范围满足正常要求，而且要求其具有足够的电流（功率）输出能力――带负载能力。每一相的上、下IGBT驱动电路，因IGBT的触发回路不存在共电位点，驱动电路也需要相互隔离的供电电源。由开关电源电路中的开关变压器N1绕组输出的交流电压，经整流滤波成直流电压后，又由R68、ZD1（10V）简单稳压电路处理成正18V和负10V两路电源，供给驱动电路。电源的OV（零电位点）线接入了IGBT和E极，驱动IC的7、8脚则接入了28V的电源电压。
&&& 光电的输入、输入侧应有独立的供电电源，以形成输入电流和输出电流的通路。PC2的2、3脚输入电流为+5V*提供。此处供电标记为+5V*，是为了和开关电源电路输出的+5V相区分。+5V*供电电路见下图图4。10。该电路可看作一简单的动态恒流源电路，R179为稳压管ZD7的限流电阻，稳压管的击穿电压值为3。5V左右。基极电流回路中稳压电路的接入，使流过Q8发射结的Ib维持一恒定值，进而使动态Ic也近似为恒定值。忽略Q8的导能压降，电路的静态输出电压为+5V，但动态输出电压值取决于所接负载电路的“动态电阻值”，而动态输出电流总是接近于恒定的，这就使得驱动电路内部发光二极管能维持一个较为恒定的光通量，从而使传输脉冲信号的“陡峭度”比较理想，使传输特性大为改善。
图4。10 驱动输入侧供电电路
&&& 电路工作原理简述（请参见图4。5的PC923、内部电路）：
&&& 由CPU主板来的脉冲信号，经R66加到PC2的3脚，在输入信号低电平期间，PC2形成由+5V*、PC2的2、3脚内部发光二极管、信号源电路到地的输入电流通路，PC2内部输出电路的V1三极管导通，PC2的6脚输出高电平信号（18V峰值），经R65为驱动后置放大电路的Q10提供正向偏流，Q10的导通将正供电电压经栅极电阻R91引入到IGBT的G极，IGBT开通；在输入信号的高电平期间，PC2的3脚也为+5V高电平，因而无输入电流通路，PC2内部输出电路的V2三极管导通，6脚转为负压输出（10V峰值），也经R65为驱动后置放大电路的Q11提供了正向偏流，Q11的导通将供电的负10V电压――IGBT的截止电压经栅极电阻R91引入到IGBT的G极，IGBT关断。在待机状态，PC2的3脚输入信号一直维持在+5V高电平状态，则驱动电路一直输出-10V的截止电压，加到CN1触发端子上，IGBT一直维持于可靠的截止状态上。
&&& IGBT-IGBT-IGBTQ10Q11
PC929ICCPU1/23PC92311Q13Q15IGBT2G PC9299PC92311Q13Q15Q13IGBT2GIGBT2IGBTIGBT2UNIGBT23V
PC9299R76R77D24R73D27IGBTD27IGBT2CPC929IGBT2IGBT2IGBT2UNND27aPC9299IGBTOC8IGBT2IGBT2GIGBT27VUND27aR73R78D24R777VR76PC9299PC929IGBTIGBT8PC4PC4OCCPUOC
IGBTD24C48
R91IGBTGIGBTIGBTIGBTΩIGBT IGBTR82
R92IGBTGEIGBTIGBTGEGEIGBTR92R92R92IGBTGEIGBTGEGER92IGBT
二、驱动电路的故障特征：
&&& 1、变频器上电显示正常，接受启动信号，即跳OC（过电流）、SC（短路）故障代码。
&&& 故障原因：
A、逆变模块有开路性损坏，先是击穿短路，炸裂后开路，或G、E间内部损坏，虽有触发信号引入，但IGBT不能正常开通，驱动电路的IGBT管压降检测到异常大的导通压降，报出OC故障。
B、驱动电路本身故障。a、无激励脉冲加到IGBT的触发端子，一是从CPU主板来的脉冲信号未能正常输入到驱动电路的输入端。二是驱动电路有元件损坏，阻断了脉冲信号的传输； b、驱动电路不能输出正常的驱动脉冲，多为电流输出能力不足。一是驱动IC的后置放大器低效，元件变值等。二是驱动供电不良，不能达到足够的电压幅值和输出足够的驱动电流，使IGBT不能被良好开通或处于导通与截止的临界点上，IGBT管压降检测电路检测到大于7V的管压降信号而报出OC故障。
&&& 2、接受启动信号，即跳GF（接地故障）。变频器说明书中对接地故障的定义是，当负载电流大于额定电流的0.5倍左右时，即判断为GF故障。其实GF也是OC故障的一个别名。在报警层次上有所不同。GF故障在启动初始阶段报出。
&&& 3、上电，变频器未接受启动信号，变频器在系统自检结束后，即报出OC故障。故障原因：
&&& A、变频器的三相输出电流检测电路损坏，误报过流故障，如电流互感器内部电路损坏，误报出严重过流故障；
&&& B、驱动电路的OC信号报警电路损坏，如PC929的8脚内部DMOS三极管短路，也会误报OC信号。
4、变频器上电后，既不跳OC、SC等故障代码，也拒绝所有操作，出现类似于程序进入死循环的“死机”现象，先不要轻易判断为CPU故障，可能为变频器上电检测到有OC信号输出，出于保护目的，故拒绝所有操作，以免造成人为的故障扩大。&&
5、变频器上电，操作显示正常，启动后能在操作面板上监控到输出频率数值上升的现象，但U、V、W输出端子无电压输出，变频器也不报出OC故障，好像是“运行正常”。
&&& 故障原因为驱动IC输入侧的+5V*供电电源丢失，六路驱动IC都无脉冲信号输入，驱动电路处于“待机”状态，IGBT管压降检测电路在“休息中”，并不向CPU返回OC信号。
&&& 6、变频器空载或轻载运行正常，但带上一定负载后，出现电机振动、输出电压偏相、频跳OC故障等。
&&& 故障原因：A、驱动电路的供电电源电流（功率）输出能力不足；B、驱动IC或驱动IC后置放大器低效，输出内阻变大，使驱动脉冲的电压幅度或电流幅度不足；C、IGBT低效，导通内阻变大，导通管压降增大。
三、PC923、PC929驱动电路的检修方法：
&&& 本节检修，是指在脱开变频器主电路后的，对电源/驱动板的单独上电检修，整机连接条件下，可不敢对驱动电路这么动手啊，别说逆变电路有六只IGBT，有六十只IGBT也不够“报销”的。
&&& 1、静态检测：
电路处于静止状态时，相对于+5V供电的地端，PC2的2、3脚电压都为5V，直接测量2、3脚之间电压差为0V；以驱动电源的OV为O电位参考点，CN1触发引线端子的1线应为-10V。PC923、PC929的脉冲输出脚和后置放大器的中点电压都为-10V。
&&& 检测CN1端子的1线为OV，故障原因为A、驱动电源稳压二极管击穿短路；B、栅极电阻R91开路。
&&& 检测CN1端子的1线为+18V左右，故障原因为A、PC2的后置放大电路中的Q10短路；B、PC2内部输出电路中的V1短路；C、检查PC2的2、3脚如有电压输入，如1、2V，故障原因为前级信号电路故障，使PC2形成了输入电流的通路。
&&& 2、动态检测：
电路静态时测得CN1端子1线上有正常的-10V截止电压，及测量各静态工作点基本正常（其实各检测点都表现为供电电压），要进一步检查动态――对脉冲信号的传输能力，验证电路确无故障或使隐蔽故障暴露出来。
但接着碰到了麻烦事，因为在检修中电源/驱动板与主电路已经脱开，CN1、CN2触发端子是空置的，并未接入IGBT，而且在未查明驱动电路是否工作正常之前，也是绝不允许在IGBT接入530V直流供电的情况下，连接驱动电路并检查驱动电路的故障的。&&&
因为IGBT的脱开，驱动电路输出的脉冲无论正常与否，只要按一下操作面板的起动（FWD）或运行（RUN）按键，操作显示面板即跳出OC故障。原因在于驱动芯片PC929在脉冲信号传输期间，PC929的9脚内部电路与外部元件构成的IGBT管压降检测电路，因IGBT的未接入（相当于开路），而检测到极大的管压降信号，而向CPU报出OC信号，CPU采取了停机保护措施。必须采取相应手段，屏蔽掉驱动电路对IGBT管压降检测功能，令CPU正常发送六路脉冲，以利驱动电路的进一步检修。看下图电路――PC929驱动电路的IGBT管压降检测等效电路图：
图4。11 IGBT管压降检测等效电路图
&&& 如果把IGBT看作一只开关的话，则在正向激励脉冲作用期间，这只开关是闭合状态的，b点电压也为0V， 嵌位二极管D1正向导通，将a点电压嵌位为0V，PC929的9脚因输入低电平信号，IGBT保护电路不起控，驱动电路正常传输脉冲信号；当IGBT开路性损坏或检修中脱开主电路后，同样在正向激励脉冲作用期间，D1反偏截止（在与主电路连接状态下）或因脱开主电路呈开路状态，则a点电压则上升为R1与R2对+18V和-10V的分压值，从两只电阻的阻值可看出，a点电压上升为近17V，PC929的9脚内部IGBT保护电路起控，Q3导通，由8脚输出OC信号，经光耦器件输入CPU，CPU报出OC故障，并停止了脉冲信号的输出。
&&& 如果单纯将OC信号切断，如将图4、9中的PC4开路或短接PC2的1、2脚，以中断OC信号的输出，固然可以令CPU不停止脉冲信号的输出，但PC929中IGBT保护电路还处于起控状态，PC929仍无法正常输出驱动脉冲信号。正确的做法是：短接上图b、c点，即将D1的负极与OV供电引出线短接，人为造成“IGBT的正常导通状态”，“糊弄”一下IBGT管压降检测电路，使之在激励脉冲作用期间，能一直检测到IGBT的“正常状态”，内部保护电路不起控。
&&& 在检修所有变频器的驱动电路板时，只有驱动电路本身有IBGT（管压降检测）保护电路，我们都可以找出上图电路中的b、c点并予以短接，就可以将驱动电路OC故障的报警功能屏蔽掉，对驱动电路进行脉冲传输状态的检查了。
&&& 好了，短接b、c点，按动操作显示面板上的起动和停止按键，配合对输出脉冲电压的测量，驱动电路的隐蔽故障，便一一暴露无遗了。
&&& 驱动电路动、静态电压变化是如此明显，无论用指针式万用表或数字式万用表、用直流电压档或交流电压档、直流电流档或交流电流档，都能测出明显的变化。以至于我们不必采用示波器，也能准确判断出驱动电路对脉冲信号的传输情况。测量数据如下表：
&&& 注1：指针表的交流电压档，也能显示偏大的直流电压值，故在停机状态，仍显示一定电压值，但在启动状态，表笔马上反向指示。说明指针表的交流电压档，虽能测出信号电压的峰值，但仍能指示出电压的极性。用数字表，则能得出如上表的数据。
&&& 注2：当驱动供电电压为+15V和-7.5V时，检测得出的输出侧的电压值也相应降低。
&&& 注3：因电路元器件的离散性、各路驱动电源电压的差异、和不同型号变频器PWM（SPWM）脉冲波形的差异，测量所得出的动态电压值也会有较大的差异。如从触发端子测得交流电压值，其峰值往往大致接近供电电压值，一般只要满足在13V以上，IGBT就能可靠工作，六路脉冲电压的幅度也有所差异。所以即使同一种采用同一种驱动IC的不同型号的变频器，也可以测得不一样的结果。我们不必从数值的精确度上太过讲究，可完全从动、静态电压值、电压极性的明显变化上，判断出驱动电路的工作状态。
每一路驱动电路，都可以直接从驱动IC的两个输入脚检测输入信号，和从驱动信号的输出端子检测输出信号。
A若输入信号电压为零，则往前检测从CPU至驱动IC的信号传输电路；若有输入信号，CN1、CN2的输出信号端子则可能有以下几种情况：
&&& B、仍为-10V的固定负压。测PC923的6脚，也为-10V，驱动IC内部V2击穿，代换；测PC923的6脚有4V左右的正电压，故障为驱动IC后置放大器的Q11短路，更换。
&&& C、输出脉冲信号电压偏低。
a、用50V交流档测PC923的6脚电压，如过低，如仅为10V，对比测量一下PC929的输入2、3脚电压，如偏低，则往前检测从CPU至驱动IC的信号传输电路；如正常，故障可能为PC923内部输出电路的V1低效，代换PC923；
b、检测PC923的6脚交流电压值，达15V以上（+15V供电下，13V以上即为正常值），故障原因为R65、R91有阻值变大现象，更换。或Q11低效，更换。
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电路中为什么要用光耦|电​路​中​光​耦​的​作​用​,​很​适​合​入​门​和​初​步​知​识​学​习​~​~​转​载​自​互​联​网​,​作​者​不​详​,​奔​着​资​源​共​享​的​目​的​上​传​,​有​意​见​请​私​信​我​,​理​解​万​岁​~​~
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　　光耦全称是光耦合器，英文名字是：optical coupler，英文缩写为OC，亦称光电隔离器，简称光耦。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，所以，它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。
光耦合器的性能及类型
　　用于传递模拟信号的光耦合器的发光器件为二极管、光接收器为光敏三极管。当有电流通过发光二极管时，便形成一个光源，该光源照射到光敏三极管表面上，使光敏三极管产生集电极电流，该电流的大小和光照的强弱，亦即流过二极管的正向电流的大小成正比。由于光耦合器的输入端和输出端之间通过光信号来传输，因而两部分之间在电气上完全隔离，没有电信号的反馈和干扰，故性能稳定，抗干扰能力强。发光管和光敏管之间的耦合电容小（2pf左右）、耐压高(2.5KV左右)，故共模抑制比很高。输入和输出间的电隔离度取决于两部分供电电源间的绝缘电阻。此外，因其输入电阻小（约10Ω），对高内阻源的噪声相当于被短接。因此，由光耦合器构成的模拟信号隔离电路具有优良的电气性能。
　　事实上，光耦合器是一种由光电流控制的电流转移器件，其输出特性和普通双极型晶体管的输出特性相似，因而可以将其作为普通放大器直接构成模拟放大电路，并且输入和输出间可实现电隔离。然而，这类放大电路的工作稳定性较差，无实用价值。究其原因主要有两点：一是光耦合器的线性工作范围较窄，且随温度变化而变化；二是光耦合器共发射极电流传输系数β和集电极反向饱和电流ICBO(即暗电流)受温度变化的影响明显。因此，在实际应用中，除应选用线性范围宽、线性度高的光耦合器来实现模拟信号隔离外，还必须在电路上采取有效措施，尽量消除温度变化对放大电路工作状态的影响。
　　从光耦合器的转移特性和温度的关系可以看出，若使光耦合器构成的模拟隔离电路稳定实用，则应尽量消除暗电流（ICBO）的影响，以提高线性度，做到静态工作点IFQ随温度的变化而自动调整，以使输出信号保持对称性，使输入信号的动态范围随温度变化而自动变化，以抵消β值随温度变化的影响，保证电路工作状态的稳定性。
光耦的作用
　　(1) 在逻辑电路上的应用
　　光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。
　　(2) 作为固体开关应用
　　在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。
　　(3) 在触发电路上的应用
　　将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出和负载隔离地问题。
　　(4) 在脉冲放大电路中的应用
　　光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。
　　(5) 在线性电路上的应用
　　线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以及优良地电隔离性能。
　　(6) 特殊场合的应用
　　光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以及用于A/D电路等多种场合。
　　线性光耦合器的选取原则
　　在设计光耦反馈式开关电源时必须正确选择线性光耦合器的型号及参数，选取原则如下：
　　①光耦合器的电流传输比(CTR)的允许范围是50[%]～200[%]。这是因为当CTR＜50[%]时，光耦中的LED就需要较大的工作电流 (IF＞5.0mA)，才能正常控制单片开关电源IC的占空比，这会增大光耦的功耗。若CTR＞200[%]，在启动电路或者当负载发生突变时，有可能将单片开关电源误触发，影响正常输出。
　　②推荐采用线性光耦合器，其特点是CTR值能够在一定范围内做线性调整。
　　③由英国埃索柯姆(Isocom)公司、美国摩托罗拉公司生产的4N××系列(如4N25 、4N26、4N35)光耦合器，目前在国内应用地十分普遍。鉴于此类光耦合器呈现开关特性，其线性度差，适宜传输数字信号(高、低电平)，因此不推荐用在开关电源中。
光耦内部结构原理
　　光耦合器是以光形式传递信号的，内部电路是由光敏三极管和发光二极管组合成一个电子元件被封装在个塑料壳内，接入电路后，输入端的电信号通过发光二极管变换成相同规律光束，再传给光敏三极管。光敏三极管把接收的光束还原成和发光二极管变化相同的光束电信号，即实现了电－光－电的转换。光起着媒介的作用。光耦合器的结构、引脚作用，封装外形见左图，内部电路见中图。
　　图1 光耦外形图
　　图2 光耦内部结构
　　光耦合器的优点：抗干扰能力强，寿命长，传输效率高，输入端和输出端完全电隔离，其技术主要参数有：发光二极管的正向压降VF（单位V）、输入级和输出级之间的绝缘电阻、集电极和发射极间反向击穿电压、集电极和发射极间饱和压降、电流传输比CTR（光耦合器的主要参数，当工作电压保持确定时，它等于直流输出电流IC和直流输入电流IF的百分比，CTR=（IO／IF）*100[%]）。右图是光耦合器817的Vce和发光二极管的正向电流IF以及Ic的关系。表1是光耦合器的直流参数及测试条件；表2是一些光耦合器的技术参数。
　　图3 PC817 发光二极管正向电流电压曲线
　　表1 光耦合器的直流参数及测试条件
　　表2 PC817,PS2501,TLP721,TLP521,KP817光耦合器的技术参数
光耦组成的脉冲电路图原理及应用
　　光耦是由发光二极管和光敏三极管组合起来的器件，发光二极管是把输入边的电信号变换成相同规律变化的光，而光脉敏三极管是把光又重新变换成变化规律相同的电信号，因此，光起着媒介的作用。由于光电耦合器抗干扰能力强，容易完成电平匹配和转移，又不受信号源是否接地的限制。所以应用日益广泛。
　　一、用光电耦合器组成的多谐振荡电路
　　用光电耦合器组成的多谐振荡电路见图1。
　　当图1（a）刚接通电源Ec时，由于UF随C充电而增加，直到UF≈1伏时，发光二极管达到饱和，接着三极管也饱和，输出Uo≈Ec。
　　三极管饱和后，C放电（由C→F→E1→Er和由C→RF→+Ec→Re两条路径放电），uo减小，二极管在C放电到一定程度后就截止，而三极管把储存电荷全部移走后，接着也截止，uo为零。三极管截止后，电源Ec又对C充电，重复上述过程，得出图示的尖峰输出波形，其周期，为（当RF》Re时）：
　　T=C（RF+Re）In2
　　图1（b）是原理相同的另一种形式电路。
　　图1、用光电耦合的多谐振荡器
　　二、用光电耦合器组成的双稳态电路
　　用光电耦合器组砀双稳态电路如图2所示。
　　电路接通电源后的稳态是BG截止，输出高电位。在触发正脉冲作用下，ib 增加使BG进入放大状态，形成ib↑→if↑→ib↑↑,结果BG截止，这种电路比普通的触发顺具有更高的抗干扰能力。若设BG的极限电流Ic=6毫安，则R2=取为：
　　R2≥(13-1)/(6×)=24欧
　　限流电阻R1可按下式计算
　　R1≥(E-IbmRce2min)/Ibm
　　式中：Ibm是晶体管的最大基极电流，Rce2min是光敏三极管集射间的最小电阻值。
　　图2、用光电耦合的双稳态电路
　　三、用光电耦合器组成的整形电路
　　由于用光电耦合器组成的脉冲耦合电路，其前后沿时间都比较大，因此在耦合器后面接一级晶体管的整形放大电路。见表一列出几种整形电路的应用实例。
　　四、用光电耦合器组成的斩波电路
　　用光电耦合器组成的斩皮电路见表二
如何确定光耦合器性能的好坏
　　确定光耦合器的好坏首先确定光耦合器输大端发光二极管的好坏。如图1所示，将万用表置于Rx100挡或Rx1k挡，黑表笔接发光二极管的正极，红表笔接发光二极管的负极，此时万用表显示电阻值应为几百欧。2kΩ左右，然后对调表笔再测试，阻值应接近∞，表明输入端的发光二极管是好的。如出现阻值和上述阻值相差甚远，表明发光二极管性能不良或是已经损坏。
　　图1测试光耦合器的输入端
　　测试光耦合器输出端的光敏器件，如光敏器件是光敏晶体管，将万用表置于Rx1k挡或Rx1O0挡，按图2所示的接好，黑表笔接光敏晶体管的集电极，红表笔接光敏晶体管的发射极，万用表的显示应为接近幻，交换表笔，阻值仍为∞，表明输出端的光敏晶体管是好的。如果测试的阻值和上述相差太多表明光敏晶体管性能不良或损坏。
　　图2测试光耦合器的输出端
　　如果输出端不采用光敏晶体管的其他类型光耦合器，应根据不同结构的光敏器件进行判断。
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