PC923、PC929驱动电路的检修
日期：2009-6-5 23:54:22 来源：本站整理
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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IGBT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。
但变频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稳压管）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。
光电耦合器的输入、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 驱动光耦输入侧供电电路
电路工作原理简述（请参见图4。5的PC923、PC925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。
因IGBT栅-射极间结电容的存在，对其开通和截止的控制过程，实质上是对IGBT栅-射极间结电容进行充、放电的过程，这个充、放电过程形成了一定的峰值电流，故功率较大的IGBT模块须由Q10、Q11组成的互补式电路跟随放大器来驱动。
PC929驱动IC是兼有对驱动脉冲隔离放大和模块故障检测双重“身份”的。由CPU主板来的脉冲信号从1/2、3脚输入到PC923内部的光电耦合器，从11脚输出后，经Q13、Q15两级互补式电压跟随器的功率放大后，引入IGBT2的G极。此为驱动脉冲的信号传输电路路； PC929的9脚为模块故障检测信号输入脚。正常工作状态下，PC923的11脚输出正的激励脉冲电压，使Q13导通，Q15截止。Q13的导通，将正偏压加到IGBT2的G极上，IGBT2进入饱合开通状态。忽略IGBT导通管压降的话，IGBT2的导通即将U输出端与负直流供电端N短接起来，提供输出交流电压的负半波通路，在导通期间，只要变频器是在额定电流以内运行，IGBT2的正常管压降应在3V以下。
PC929的9脚内部电路与外接R76、R77、D24、R73、D27等元件构成了IGBT管压降检测电路，二极管D27和负极接入了IGBT2的C极。PC929在发送激励脉冲的同时，内部模块检测电路与外电路配合，检测IGBT2的管压降，当IGBT2正常开通期间，忽略IGBT2的导通压降，U点电压与N点电压应是等电位的，N点与该路驱动电源的零电位点为同一条线。可以看到，D27的正向导通将a点电压也嵌位为零电位点，即PC929的9脚无故障信号输入，IGBT模块OC信号输出8脚为高电平状态。当变频器的负载电路异常或IGBT2管子故障时，虽有激励偏压加到IGBT2的G极，但严重过流状态（或管子已经开路性损坏），使IGBT2的管压降超过7V或更大，U、N之间高电压差使D27于反偏截止，此时a点电压是由R73引入的、经R78、D24、R77分压的高于7V的电压值，经R76输入到PC929的9脚。PC929内部IGBT保护电路起控，对IGBT进行强行软关断动作，同时控制8脚内部三极管导通，进而提供了PC4光电耦合器的输入电流，于是PC4将低电平的模块OC信号报与CPU，变频器实施OC故障保护停机动作。
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但变频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。
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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。
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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！
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一、驱动电路（由PC923、PC929组合）的构成和电路原理：
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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。
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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稳压管）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。
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光电耦合器的输入、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。
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图4。10 驱动光耦输入侧供电电路
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电路工作原理简述（请参见图4。5的PC923、PC925内部电路）：
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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。
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因IGBT栅-射极间结电容的存在，对其开通和截止的控制过程，实质上是对IGBT栅-射极间结电容进行充、放电的过程，这个充、放电过程形成了一定的峰值电流，故功率较大的IGBT模块须由Q10、Q11组成的互补式电路跟随放大器来驱动。
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PC929驱动IC是兼有对驱动脉冲隔离放大和模块故障检测双重“身份”的。由CPU主板来的脉冲信号从1/2、3脚输入到PC923内部的光电耦合器，从11脚输出后，经Q13、Q15两级互补式电压跟随器的功率放大后，引入IGBT2的G极。此为驱动脉冲的信号传输电路路； PC929的9脚为模块故障检测信号输入脚。正常工作状态下，PC923的11脚输出正的激励脉冲电压，使Q13导通，Q15截止。Q13的导通，将正偏压加到IGBT2的G极上，IGBT2进入饱合开通状态。忽略IGBT导通管压降的话，IGBT2的导通即将U输出端与负直流供电端N短接起来，提供输出交流电压的负半波通路，在导通期间，只要变频器是在额定电流以内运行，IGBT2的正常管压降应在3V以下。
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PC929的9脚内部电路与外接R76、R77、D24、R73、D27等元件构成了IGBT管压降检测电路，二极管D27和负极接入了IGBT2的C极。PC929在发送激励脉冲的同时，内部模块检测电路与外电路配合，检测IGBT2的管压降，当IGBT2正常开通期间，忽略IGBT2的导通压降，U点电压与N点电压应是等电位的，N点与该路驱动电源的零电位点为同一条线。可以看到，D27的正向导通将a点电压也嵌位为零电位点，即PC929的9脚无故障信号输入，IGBT模块OC信号输出8脚为高电平状态。当变频器的负载电路异常或IGBT2管子故障时，虽有激励偏压加到IGBT2的G极，但严重过流状态（或管子已经开路性损坏），使IGBT2的管压降超过7V或更大，U、N之间高电压差使D27于反偏截止，此时a点电压是由R73引入的、经R78、D24、R77分压的高于7V的电压值，经R76输入到PC929的9脚。PC929内部IGBT保护电路起控，对IGBT进行强行软关断动作，同时控制8脚内部三极管导通，进而提供了PC4光电耦合器的输入电流，于是PC4将低电平的模块OC信号报与CPU，变频器实施OC故障保护停机动作。
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