變頻器維修之A316J驅(qū)動(dòng)電路檢修分析

下圖畫(huà)出了阿爾法變頻器維修時(shí)U相上下臂IGBT的驅(qū)動(dòng)電路，每相下臂IGBT的驅(qū)動(dòng)電路其實(shí)是共用D51、E32直流電源的。驅(qū)動(dòng)供電也由穩(wěn)壓電路分為+15V和-7.2V兩路電源，以形成對(duì)IGBT供電的+15V激勵(lì)電壓回路和-7.2V的截止電壓回路。驅(qū)動(dòng)IC（A316J）的左側(cè)引腳為輸入側(cè)電路，右側(cè)引腳為輸出側(cè)電路。無(wú)論是脈沖信號(hào)還是OC故障信號(hào)，都由內(nèi)部光耦合器電路相隔離。由PC929相比，因內(nèi)部已有對(duì)OC信號(hào)的隔離，可省去外接光耦合器，并且脈沖信號(hào)、OC信號(hào)和故障復(fù)位信號(hào)可經(jīng)控制端子CNN1直接與CPU脈沖輸出引腳相連。在有的變頻器電路中，僅是下三臂IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用A316J，上三管采用TLP250等。

圖-1 阿爾法變頻器驅(qū)動(dòng)電路

 一、電路工作原理簡(jiǎn)述（以U上臂IGBT驅(qū)動(dòng)電路為例）：

U31 (A316J)的輸入側(cè)的供電為+5V，由CPU主板來(lái)的正向脈沖信號(hào)輸入到3腳，經(jīng)2腳到地形成輸入信號(hào)通路；U31本身可能產(chǎn)生的OC信號(hào)由5腳經(jīng)CNN1排線端子返回CPU，從CPU來(lái)的復(fù)位控制信號(hào)也由CNN1端子輸入到U31的6腳。整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路中的六塊驅(qū)動(dòng)IC，其OC信號(hào)和復(fù)位信號(hào)端是并聯(lián)的，即檢測(cè)到任一臂IGBT有過(guò)流故障時(shí)，都將OC故障信號(hào)以或輸入方式，輸入到CPU；而從CPU來(lái)的故障復(fù)位信號(hào)，也同時(shí)加到六片A316的6腳，將整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路一同復(fù)位。

    驅(qū)動(dòng)脈沖從A316J的11腳輸出，經(jīng)R74、R75柵極電阻引入到模塊內(nèi)部IGBT的G極。R77為柵極旁路電阻，Z34、Z35為柵、射極正負(fù)偏壓嵌位穩(wěn)壓管，保護(hù)IGBT的輸入回路的安全。

    A316J的14腳外電路與16腳引線并接于IGBT的C、E極，構(gòu)成IGBT管壓降檢測(cè)電路，電路僅由R72、D61、C46三只元件構(gòu)成，C48吸收瞬態(tài)干擾，避免誤保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)。在11腳輸出高電平驅(qū)動(dòng)電壓期間，IGBT1的導(dǎo)通，使D61正偏導(dǎo)通，將b點(diǎn)電位嵌制于OV驅(qū)動(dòng)供電電位上。U31的14腳輸入一個(gè)“IGBT良好開(kāi)通”的低電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)脈沖被正常傳輸；因過(guò)流或IGBT低效或損壞時(shí)，b、c兩點(diǎn)間電壓異常升高，D61反偏截止失去低電平嵌位作用，14腳為高電平狀態(tài)，U31內(nèi)部IGBT保護(hù)電路起控，將脈沖信號(hào)傳輸通道鎖定，同時(shí)令5腳輸出一個(gè)低電平的OC信號(hào)，通知CPU。直到6腳輸入一個(gè)CPU來(lái)的低電平復(fù)位信號(hào)后，U31的故障鎖定狀態(tài)才被解除。

二、變頻器驅(qū)動(dòng)電路檢修步驟和方法：

    根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路相關(guān)的故障特征，可以有的放矢地進(jìn)行檢查和修復(fù)了。

    1、小功率變頻器，逆變輸出電路采用集成型（一體化）模塊，引腳較多，而且直接焊接于電源/驅(qū)動(dòng)板上。在對(duì)驅(qū)動(dòng)電路上電進(jìn)行電壓檢測(cè)前，必須先行切斷逆變模塊的供電，待驅(qū)動(dòng)電路檢修完畢后，再將逆變模塊的供電恢復(fù)！用壁紙刀或鋼鋸條將上圖a點(diǎn)切開(kāi)一個(gè)2mm以上的缺口，印刷線路板多為雙面的，應(yīng)將線路板兩面的銅箔條各切開(kāi)一個(gè)口子。切完后，測(cè)量一下從P供電線到逆變模塊的P供電引入端子，呈現(xiàn)較大電阻后，再行上電。切忌在只切斷一面的銅箔而另一面銅箔仍舊相連的狀態(tài)下上電，避免測(cè)量不慎或驅(qū)動(dòng)電路存在故障而造成IGBT的損壞！

    2、電路靜態(tài)測(cè)量（操作控制在停機(jī)狀態(tài)）：

輸入側(cè)電路（A316J的4腳為OV電位點(diǎn)）：

3、4腳之間有+5V的供電引入；1腳信號(hào)輸入端為接近0V的低電平。5、6腳為接近+5V的高電平。說(shuō)明A316J輸入端靜態(tài)工作點(diǎn)基本正常。

    A、若測(cè)得1腳有1V（比如+5V）以上的高電平信號(hào)輸入，檢查CNN1端子10到CPU脈沖輸出腳的脈沖信號(hào)傳輸通道，排除其故障；

    B、若測(cè)得OC信號(hào)輸出腳6腳，為1V以下低電平，加熱焊點(diǎn)，用細(xì)鋼針挑開(kāi)A316J的6腳與線路板的連接，原測(cè)量點(diǎn)電壓上升為+5V，說(shuō)明6腳內(nèi)部DMOS管子短路，更換A316J。測(cè)量點(diǎn)仍為低電平，檢查A316J的6腳至CPU引腳的相關(guān)電路，直到6腳電壓值恢復(fù)+5V的正常值為止；

    C、若測(cè)得RST信號(hào)輸入腳5腳為1V 以下低電平，加熱焊點(diǎn)，用針挑開(kāi)5腳與線路板的連接，原測(cè)量點(diǎn)電壓上升為+5V，說(shuō)明A316的5腳內(nèi)部電路損壞，更換A316J；仍為低電平，檢查CPU主板電路。

    輸出側(cè)電路（以16腳為O電位點(diǎn)）：

    A、先檢查+15V、-7.2V的驅(qū)動(dòng)供電電源是否正常。若無(wú)負(fù)壓，檢查穩(wěn)壓電路并排除；測(cè)得輸出電壓偏低，A316有異常溫升，脫開(kāi)柵極電阻R74，供電電壓正常，為模塊內(nèi)部IGBT的G、E結(jié)漏電損壞，更換模塊；供電電壓仍低，挑開(kāi)A316的12/13腳，供電電壓恢復(fù)為正常值，更換A316J；

    B、測(cè)量UG、UE端子電壓應(yīng)為-7V左右。測(cè)得負(fù)壓僅為3V以下，測(cè)得柵極電阻上有電壓降，說(shuō)明模塊內(nèi)部IGBT的G、E結(jié)漏電損壞，更換逆變模塊；測(cè)得柵極電阻上電壓降為OV，更換A316J；

C、檢查R74、R75、Z34、Z35、R77等IGBT柵控回路元件，確保其正常。

3、電路的動(dòng)態(tài)檢測(cè)：

A、從三相供電電路中找到b、c、e、f點(diǎn)，并將b、c點(diǎn)和e、f點(diǎn)分別短接，以屏蔽驅(qū)動(dòng)IC中IGBT保護(hù)電路OC故障報(bào)警功能，令CPU輸出六路脈沖信號(hào)；

B、配合操作顯示面板的啟/停操作，可測(cè)出正常狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)電路的輸入、輸出電壓值（數(shù)字表測(cè)得），見(jiàn)表：

 在線啟/停狀態(tài)下對(duì)A316J輸入/輸出信號(hào)電壓的測(cè)量值

    注：各機(jī)型所測(cè)驅(qū)動(dòng)脈沖的輸出信號(hào)電壓應(yīng)相差不大，但輸入電壓值因各種因素的不同，可能有較大差異，但以動(dòng)、靜態(tài)電壓值的顯著變化來(lái)判斷故障所在就行了。顯然，用交流電壓檔，測(cè)量數(shù)值變化更為顯著。

    a、檢測(cè)A316J的1、2腳之間輸入信號(hào)無(wú)變化，檢查CPU至A316J的輸入信號(hào)通路，并將故障排除；

    b、若檢測(cè)輸入信號(hào)正常，檢測(cè)UG、UE端子電壓，正常時(shí)交流電壓值約為14V左右；檢測(cè)輸出電壓偏低，同時(shí)測(cè)量+15V供電電壓低落，為電源帶負(fù)載能力不足，排除電源故障；檢查電源無(wú)故障，可能為A316J內(nèi)部輸出管低效，導(dǎo)通內(nèi)阻變大，更換AJ316。

    4、檢查六路驅(qū)動(dòng)脈沖電壓幅度都正常了，先別忙著裝機(jī)，在下一節(jié)專門討論裝機(jī)過(guò)程中必須注意的問(wèn)題。

   注意：對(duì)A316J的在線電壓信號(hào)測(cè)量， 必須是是斷開(kāi)逆變模塊550V供電的前提下進(jìn)行。模塊正常供電情況下，嚴(yán)禁測(cè)量驅(qū)動(dòng)IC的各腳供電，易造成模塊炸裂！

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