变频器驱动电路常用的几种驱动IC
变频器中应用主要元件的功能说明，让你更方便的了解变频器
变频器中应用主要元件的功能说明，让你更方便的了解变频器1、变频器硬件结构2、变频器主要元器件说明（1）压敏电阻：当电压较时压敏电阻会短路，可进线开关顶跳。
防止高电压进入到整流桥，有效保护整流桥。
（2）Y电容：滤掉电源的高次谐波。
（3）整流模块：将三相交流电整流成直流电，输入电压380VAC，输出直流514~537VDC。
（4）滤波器：滤波电容能承受电压400多V，但直流后的电压是500多V，所以一般用两组电解电容，R2和R3为均压电阻，主要考虑电解电容的的离散性很大，每个电容之间的电容量差值很大，一般差20%都是合格的，这样在充电时每个电容的电压不一致，所以加均压电阻，是电容两端电压保持一致。
（5）充电电阻：R1，通过充电电阻给滤波电容充电，当电压达到500多伏后将充电电阻通过直流接触器短掉，主要考虑在开始合闸时电容相当于短路，会把整流电路烧掉。
（6）制动单元与制动电阻：考虑到电机处于发电状态，通过二极管整流成直流，电压持续升高，变频器容易过压保护，所以，加制动单元和制动电阻，当检测到电压700V左右时，使IGBT接通，把电机发电的能量消耗在制动电阻上.制动电阻选择换算公式如下所示：（7）逆变单元：一般都是IGBT，是变频器的核心部件，其实IGBT相当于是一个开关，开关频率很高2KHz~20KHZ（载波频率），耐高压（1200V），电压型驱动，驱动电压15~20VDC，驱动电流10mA~16mA。
IGBT模块具有很强的温度敏感性，随着外壳温度的上升，通过IGBT模块的有效电流明显下降。
所以要保证变频器的散热。
（8）CT：电流互感器，用于检测输出电流保护IGBT、变频器控制、保护电机等功能。
功率模块检测方法：同万用表二极管档。
按如下表来检测：电气知识和经验是用来分享的，希望通过本文的介绍能对你的工作和学习有帮助。
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几种用于IGBT驱动的集成芯片
几种用于IGBT驱动的集成芯片2. 1 TLP250（TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中，各种与电流相关的性能控制，通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。
同时，这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT实现过流保护等功能。
因此在这种逆变器中，对IGBT驱动电路的要求相对比较简单，成本也比较低。
这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。
这里主要针对TLP250做一介绍。
TLP250包含一个GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器，8脚双列封装结构。
适合于IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路。
图2为TLP250的内部结构简图，表1给出了其工作时的真值表。
TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（IF）：5 mA（最大）；2）电源电流（ICC）：11 mA（最大）；3）电源电压（VCC）：10～35 V；4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小）；5）开关时间（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大）；6）隔离电压：2500 Vpms（最小）。
表2给出了TLP250的开关特性，表3给出了TLP250的推荐工作条件。
注：使用TLP250时应在管脚8和5间连接一个0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作，提供的旁路作用失效会损坏开关性能，电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm。
图3和图4给出了TLP250的两种典型的应用电路。
在图4中，TR1和TR2的选取与用于IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系，例如，电源电压为24V时，TR1和TR2的Icmax≥ 24/Rg。
图5给出了TLP250驱动IGBT时，1 200 V/200 A的IGBT上电流的实验波形（50 A/10 μ s）。
可以看出，由于TLP250不具备过流保护功能，当IGBT过流时，通过控制信号关断IGBT，IGBT中电流的下降很陡，且有一个反向的冲击。
变频器电路常用IC引脚功能图
变频器电路常用IC引脚功能图说明：从应用的维修的角度，掌握一些IC器件的引脚功能，便于测量部分引脚的电压（电平）状态，判断IC是否处于正常工作状态就够了。
IC内部，具体是个什么电路，是来不及也无须去管它的。
比如单片机电路，重点检测供电、复位、晶振、控制信号、输入信号几个端子的电压（电平）状态，就可以了。
对于数字（包括光耦合器）电路，一般情况下，知道器件引脚功能，便可根据输入、输出端的逻辑关系，测量判断IC的好坏了。
而模拟电路，在变频器电路中，一半是用于处理开关量信号的，如电压比较器等，检测判断上，同数字电路是一样方便的。
部分处理模拟信号的模拟电路，可据动、静态电压的明显变化，测其好坏，也不是太难的事。
因而，只要知晓两点，1：IC是个什么类型的芯片，数字或模拟电路？2：引脚功能，该脚为输入、输出或供电脚？便能实施测量了。
将变频器常用IC引脚功能图，集中附录于后，就不必花费大量时间再去查阅相关的手册了。
一、CPU(微控制器)芯片及外围IC电路引脚功能图：1、CPU芯片-MB90F562B 贴片封装64引脚，应用广泛：2、CPU芯片-S87C196MH贴片封装80引脚，应用广泛：3、CPU芯片-MN18992MDY-6 塑封双列直插，64引脚，用于松下早期DV551、DV561机型：4、CPU芯片-HD6404733037F 贴片封装80引脚，应用广泛：5、存储器引脚功能图：93C56 24C04A 93C666、RS485通讯模块引脚功能图：ADM485 SN75179B二、常用运算放大器引脚功能图：LF347四运放电路 LM324四运放电路 LM339四运放（开路集电极输出）LF353 双运放电路 LM393 双运放（开路集电极输出） TL072四运放电路运算放大器多用于电流、电压检测电路，用于处理模拟信号和将模拟信号转换为开关量信号——报警、停机保护信号。
开路集电极输出型多用于电压比较器电路。
运算放大器有较好的代换性，如上图LF347、LM324、TL072都可以直接代换。
变频器驱动电路常用的几种驱动IC
变频器驱动电路常用的几种驱动IC变频器驱动电路常用的几种驱动IC变频器驱动电路中常用IC，共有为数不多的几种。
可以设想一下，变频器电路的通用电路，必定是主电路（包括三相整流电路和三相逆变电路）和驱动电路，即便是型号的功率级别不同的变频器，驱动电路却往往采用了同一型号的驱动IC，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。
早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，内部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT 采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。
PC929内含IGBT检测保护电路等；智能化程度比较高的专用驱动芯片A316J，也在大量机型中被采用。
通过熟悉驱动IC的引脚功能和掌握相关的检测方法，达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力，以及能对不同型号的驱动IC应急进行代换与修复。
一、TLP250和HCPL3120驱动IC：TLP250HCPL3120/J312HCNW3120图1三种驱动IC的功能电路图TLP250：输入IF电流阀值5mA，电源电压10∽35V，输出电流±0.5A，隔离电压2500V，开通/关断时间（tPLH/tPHL）0.5μs。
可直接驱动50A1200V的IGBT模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期变频器产品中被普遍采用。
HCNW3120（A3120）：与HCPL3120、HCPLJ312内部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者的电隔离能力低于前者。
输入IF电流阀值2.5mA，电源电压15∽30V，输出电流±2A，隔离电压1414V，可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。
三种驱动IC的引脚功能基本一致，小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120，大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换，虽然它们的个别参数和内部电路有所差异，如TPL250的电流输出能力较低，但在变频器中功率机型中，驱动IC往往有后置放大器，对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。
全桥驱动芯片有哪些
全桥驱动芯片有哪些全桥驱动芯片是一种用于驱动直流电机的集成电路芯片。
它通常由低侧开关和高侧开关组成，可以实现电机的正转和反转，并且能够实现电机的调速和电流控制。
全桥驱动芯片在工业、汽车、机器人等领域得到广泛应用，下面将介绍一些常见的全桥驱动芯片。
1. L298N：L298N是一种双向驱动IC，它采用多种保护措施，具有高效率、高电流能力和低输出阻抗等特点。
L298N能够提供最高2A的输出电流，并且具有过温保护和过流保护等功能，广泛应用于机器人、汽车电子和工业自动化等领域。
2. DRV8833：DRV8833是一款双电机驱动器，适用于电源电压在2.7V至10.8V范围内的应用。
它采用了PWM调速技术，能够实现电机的调速，并且具备过温保护和短路保护等功能。
DRV8833还可以通过串口接口与MCU进行通信，实现电机的精确控制。
3. TB6612FNG：TB6612FNG是一种低电压双H桥驱动芯片，适用于电源电压在2.5V至13.5V范围内的应用。
它具有高效率、低电流消耗和低输出阻抗等特点，并且能够提供最高1.2A的输出电流。
TB6612FNG还具备过温保护和过流保护等功能，适用于小型电机驱动器的应用场景。
4. A4988：A4988是一款双极性步进电机驱动器，适用于电源电压在8V至35V范围内的应用。
它采用了微步细分技术，能够实现电机的高精度控制，并且具备过温保护和短路保护等功能。
A4988还可以利用SPI接口进行通信，实现电机的远程控制和监测。
5. L6203：L6203是一种双H桥驱动芯片，适用于电源电压在12V至48V范围内的应用。
它具有较高的功率和电流能力，能够提供最高5A的输出电流。
L6203还具备过温保护和过流保护等功能，广泛应用于机器人、电动车和工业自动化等领域。
总之，全桥驱动芯片是驱动直流电机的重要组成部分，不同的芯片具有不同的特点和适用范围。
通过选择合适的全桥驱动芯片，可以实现电机的高效运行和精确控制，提高系统的性能和可靠性。
驱动IC的区别和OC报警的解除方法
因为 IGBT 导通时管压降切实反映了 IGBT 的工作状态，利用 IGBT 的导能
管压降信号，实施对 IGBT 的过电流检测，即能有效实施对 IGBT 的快速过流保
护。IGBT 管子是双级型器件和场效应器件的有机结合，集电极与发射极构成输
出电流通路，具有一定的导通内阻。当 IGBT 工作于额定电流以内时，正常的导
通管压降应该小于 3V，当过流近于 2 倍时，则过载电流在其导通内阻上形成较
大压降，使管压降上升为 7V 左右。由于电子器件的过载能力较差，允许过载时
间较短，保护动作愈快愈好。检测 IGBT 的导通管压降信号对 IGBT 进行截止和
保护控制，便成为最有效的，也是在变频器驱动电路中最为广泛采用的一种手段。
的话，则 V1 导通提供了 IGBT 栅射结电容的充电电流，令其开通；而 V2 的导
g 通，则将输出 6、7 脚拉为 GND 地电平或负供电电压，提供所驱动 IGBT 栅射结 e 电容的电荷泄放通道，令其快速截止。工作中 V1、V2 两管交替导通，实施对 IGBT
的开通与截止控制。需要说明的是，对此驱动电路的供电往往采用+15V、-7.5V
e C71 r 331
C72
te 331
2 Vin-
Vc 12
1 Vin+ DESAT 14
6 FAULT VOUT 11
5 RST LED2+ 15
10
is 4 GND1
Ve 16
D61
R72 202
R74 R75 10R 10R Nc
C46
P
red 作为驱动 IC 的光耦器件，在结构上比 PC817 稍微复杂一些，输出级多由射
极输出到补放大器构成，如 TLP250、A3120、PC923 等，输出级由 V1、V2 两
变频器都使用了哪些电子元器件
变频器都使用了哪些电子元器件变频器作为现在主流的变频调速设备，在多种场合中都有应用。
变频器主要由整流桥的半导体整流器件和逆变桥的功率半导体开关器件组成的。
熟悉变频器电力电子元件才能更好的运用它。
用于整流桥的半导体整流器件有电力二极管整流桥﹑可控硅半桥，可控硅全桥和IGBT。
用于逆变桥的功率半导体开关器件有：晶闸管（SCR）；双极型晶体管（GTR）；门极可关断可控硅（GTO）：电力场效应晶体管（P-MOSFET）；电力晶体管（GTR）；绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；静电感应晶体管（SIT）；MOS控制晶闸管（MCT）；智能功率模块（IPM）：集成门极换流晶闸管（IGCT）。
其中低压变频器逆变桥的功率半导体开关器件，采用最多的是智能功率模块（IPM）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）；高(中)压变频器用晶闸管（SCR）﹑绝缘栅双极型晶体管（IGBT）﹑可关断可控硅（GTO）﹑集成门极换流晶闸管（IGCT）等。
1。
变频器 芯片
变频器芯片变频器芯片是一种用于变频器的关键元件，它能够将直流电能转换为交流电能，实现电机的调速控制。
本篇文章将从变频器芯片的工作原理、分类、应用领域以及市场前景等方面进行详细介绍。
一、变频器芯片的工作原理变频器芯片是通过采用大规模集成电路技术，将功耗电子器件、控制电路和信号处理电路集成在一起，从而实现对电机的调速控制。
其基本原理是将直流电通过一系列的电子元器件，如晶闸管、IGBT等，经过适当的控制和调制电路，转换为频率可调的交流电。
变频器芯片通常由控制单元、功率电路和信号处理单元组成。
控制单元负责采集输入信号、进行计算和控制输出电压和频率，功率电路负责将直流电转换为交流电，信号处理单元则负责对输入信号进行滤波和处理。
二、变频器芯片的分类根据功率等级的不同，变频器芯片可以分为低功率和高功率两种类型。
低功率变频器芯片通常用于家电、工控和电动工具等领域，功率范围一般在几百瓦到几千瓦之间。
而高功率变频器芯片则主要应用于工业领域，例如电机驱动、机械制造、电力传动等，功率范围可以达到数十千瓦甚至数百千瓦。
三、变频器芯片的应用领域变频器芯片广泛应用于各个领域，如工业自动化、航空航天、交通运输、农业农机、家电电机等。
在工业自动化领域，变频器芯片能够实现对电机的精确调速控制，提高生产效率和质量。
在航空航天领域，变频器芯片应用于飞机的发动机控制和动力传动系统中，提高了飞行效率和安全性。
在交通运输领域，变频器芯片应用于电动汽车的驱动系统，实现了能源高效利用和环境保护。
在农业农机领域，变频器芯片应用于农机的动力控制，提高了农业生产的效益和可持续发展。
在家电电机领域，变频器芯片应用于空调、洗衣机、冰箱等家电产品，提高了产品的节能环保性能。
四、变频器芯片的市场前景随着工业自动化和智能化的发展，对于高效能耗和节能环保的需求越来越高。
而变频器芯片作为电机驱动控制的核心部件，具有功耗低、控制精度高、输出稳定等优势，在上述领域有着广阔的市场需求。
变频器电路板元器件详解
变频器电路板元器件详解变频器电路板是变频器的核心组成部分，负责控制和调节变频器的运行。
本文将详细介绍变频器电路板上的各种元器件，包括电阻、电容、电感、二极管、三极管、IGBT、光耦和晶振等。
一、电阻电阻是电路板中常用的元件，用于限制电流。
在变频器电路板中，电阻的符号用字母R表示。
根据阻值特性，电阻可分为固定电阻、可调电阻和特种电阻。
根据材料，电阻可分为碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻、无感电阻和薄膜电阻等。
根据安装方式，电阻可分为插件电阻和贴片电阻。
根据功能，电阻可分为负载电阻、采样电阻、分流电阻和保护电阻等。
二、电容电容是一种储能元件，具有隔直通交的功能。
在变频器电路板中，电容主要用于滤波、耦合和谐振等。
根据用途，电容可分为振荡电容、校正电容、显像管偏转电容、阻流电容、滤波电容、隔离电容和被偿电容等。
三、电感电感是一种将电能转化为磁能并存储起来的元件。
在变频器电路板中，电感主要用于滤波、耦合和抗干扰等。
根据用途，电感可分为振荡电感、校正电感、显像管偏转电感、阻流电感和滤波电感等。
四、二极管二极管是一种具有单向导电性的电子元件。
在变频器电路板中，二极管主要用于整流和续流等。
当给予正向电压时，二极管导通；当给予反向电压时，二极管截止。
五、三极管三极管是一种电流控制元件，具有放大信号的功能。
在变频器电路板中，三极管主要用于信号放大和处理等。
根据材质，三极管可分为硅管和锗管；根据结构，三极管可分为NPN和PNP型；根据功能，三极管可分为开关管、功率管、达林顿管和光敏管等；根据功率可分为小功率管、中功率管和大功率管；根据工作频率可分为低频管、高频管和超频管；根据结构工艺可分为合金管和平面管；根据安装方式可分为插件三极管和贴片三极管。
六、IGBTIGBT是一种电压控制元件，具有开关速度快和功耗低的特点。
在变频器电路板中，IGBT主要用于高压和大电流的控制。
IGBT是由BJT（双极型三极管）和MOS（绝缘栅型场效应管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件。
1-4变频器主电路常用电力半导体器件资料
电力电子器件的分类
按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号 的性质，分为两类：
1) 电流驱动型
通过从控制端注入或者抽出电流来实现 导通或者关断的控制
2) 电压驱动型
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的 电压信号就可实现导通或者关断的控制
按照器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的
情况分为三类：
1) 单极型器件
由一种载流子参与导电的器件
2) 双极型器件 3) 复合型器件
由电子和空穴两种载流子参与导电的器件
由单极型器件和双极型器件集成混合而成 的器件
不可控器件—电力二极管
Power Diode结构和原理简单，工作可靠，自 20世纪50年代初期就获得应用。
PN结的电容效应：
PN结的电荷量随外加电压而变化，呈现电容效应，称为结电容CJ， 又称为微分电容。 结电容按其产生机制和作用的差别分为势垒电容CB和扩散电容CD 。
PN结与电力二极管的工作原理
造成电力二极管和信息电子电路中的普通二极 管区别的一些因素：
• 正向导通时要流过很大的电流，其电流密度较大， 因而额外载流子的注入水平较高，电导调制效应不 能忽略。
I IF
O UTO UF
U
电力二极管的伏安特性
电力二极管的基本特性
2. 动态特性
动态特性 • 因结电容的存在，三种状态之间的转换必然有一个过 渡过程，此过程中的电压—电流特性是随时间变化的。
开关特性 • 反映通态和断态之间的转换过程
快恢复二极管和肖特基二极管，分别 在中、 高频整流和逆变，以及低压高频整流的场合， 具有不可替代的地位。
三、变频器中常用电力半导体器件
三、变频器中常用电力半导体器件
1．电力晶体管GTR
GTR是一种高击穿电压、大容量的晶体管。它具有 自关断能力,并具有开关时间短、饱和压降低和安全 工作区宽等优点。
六单元GTR 模块
图形符号
二单元模块的等效电
路Байду номын сангаас
（2）GTR模块的主要参数 1)开路阻断电压UCEO ，例如：2DI200D-100 2)集电极最大持续电流ICM ，例如：6DI15Z-120 （3）GTR的选择方法 1）开路阻断电压UCEO的选择 UCEO通常按电源 线电压峰值的2倍来选择。UCEO 2 2UL 2)集电极最大持续电流ICM的选择 ICM通常按输出 交流线电流峰值的2.25倍来选择。 ICM 2.25I N
单管模块
双管模块
六管模块
（2）IGBT的主要参数
1）集电极—发射极额定电压UCES。
2）栅极—发射极额定电压UGES。 3）额定集电极电流IC。 3．智能电力模块器件IPM
IPM的主要特点如下:
（1）内含设定了最佳的IGBT驱动条件的驱动电路。
（2）内含完善的保护功能及相应的报警输出信号。
（3）内含制动电路。 （4）散热效果良好。
2．绝缘栅双极晶体管IGBT
IGBT是MOSFET和GTR相结合的产物,其主体部分
与GTR相同，也有集电极和发射极,但驱动部分却 和MOSFET相同,是绝缘栅结构。
六单元IGBT
图形符号
基本电路
（1）IGBT的特点 IGBT在外形上有模块型和芯片型
两种,在通用变频器中使用的IGBT一般是模块型。
常见的4种IGBT驱动电路形式
常见的4种IGBT驱动电路形式作者：海飞乐技术时间：2017-04-25 09:33 驱动电路又称为激励电路，它是主电路与控制电路之间的接口，它的主要作用体现在：(1)使功率开关管工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义。
(2)对功率开关管或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。
驱动电路根据驱动的功率开关管的不同，可以分为电流驱动型和电压驱动型，其中功率晶体管需要电流型驱动电路驱动，电压型驱动电路驱动功率MOSFET和IGBT.驱动电路根据电路的具体形式可以分为分立元件组成的驱动电路和专用集成驱动电路，目前的趋势是采用集成驱动电路。
1. 分立元件的驱动电路分立插脚式元件组成的驱动电路在80年代的日本和台湾变频器上被广泛使用,主要包括日本(富士:G2,G5.三肯:SVS,SVF,MF.,春日,三菱Z系列K系列等)台湾(欧林,普传,台安.)等一系列变频器。
随着大规模集成电路的发展及贴片工艺的出现,这类设计电路复杂，集成化程度低的驱动电路已逐渐被淘汰。
2.光电耦合器隔离驱动电路当IGBT构成的主电路输出较大的功率时，IGBT的集电极电压很高，发射极不一定直接与公共地连接。
控制电路与驱动电路仍为低电压供电，此种情况驱动电路与主电路之间不应直接连接，而应通过隔离元件间接传送驱动信号。
根据所用隔离元件的不同，把隔离驱动电路分为电磁隔离与光隔离：a. 用脉冲变压器作为隔离元件的隔离电路称为电磁隔离电路；b. 用光耦合器把控制信号与驱动电路加以隔离的栅极驱动电路称为光电隔离驱动电路。
由于光电耦合器构成的驱动电路具有线路简单、可靠性高、开关性能好等特点，在IGBT驱动电路设计中被广泛采用。
由于驱动光电锅台器的型号很多，所以选用的余地也很大。
用于IGBT的光电耦合器驱动电路的驱动光电耦合器选用较多的主要有东芝的TLP系列、夏普的比系列、惠普的HLPL系列等。
几种用于IGBT驱动的集成芯片
几种用于IGBT驱动的集成芯片2. 1 TLP250（ TOSHIBA公司生产）在一般较低性能的三相电压源逆变器中 , 各种与电流相关的性能控制 , 通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可 , 如变频器中的自动转矩补偿 . 转差率补偿等 . 同时 , 这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中 IGBT实现过流保护等功能 . 因此在这种逆变器中 , 对 IGBT驱动电路的要求相对比较简单 , 成本也比较低 . 这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的 TLP250, 夏普公司生产的 PC923等等 . 这里主要针对 TLP250做一介绍 .TLP250包含一个 GaAlAs光发射二极管和一个集成光探测器 , 8脚双列封装结构 . 适合于 IGBT或电力MOSFET栅极驱动电路 . 图 2为 TLP250的内部结构简图 , 表1给出了其工作时的真值表 .TLP250的典型特征如下：1）输入阈值电流（IF）： 5 mA（最大） ;2）电源电流（ICC）： 11 mA（最大） ;3）电源电压（VCC）： 10～ 35 V;4）输出电流（IO）：± 0.5 A（最小） ;5）开关时光（tPLH /tPHL）：0.5 μ s（最大） ;6）隔离电压：2500 Vpms（最小）.表2给出了TLP250的开关特征,表3给出了TLP250的推举工作前提.注：使用 TLP250时应在管脚 8和 5间连接一个 0.1 μ F的陶瓷电容来稳定高增益线性放大器的工作 , 提供的旁路作用掉效会损坏开关性能 , 电容和光耦之间的引线长度不应超过 1 cm.图 3和图 4给出了 TLP250的两种典型的应用电路 .在图 4中 , TR1和 TR2的选取与用于 IGBT驱动的栅极电阻有直接的关系 , 例如 , 电源电压为24V时 ,TR1和 TR2的Icmax≥ 24/Rg.图 5给出了 TLP250驱动 IGBT时 ,1 200 V/200 A的 IGBT上电流的试验波形（50 A/10 μ s） . 可以看出 , 因为TLP250不具备过流呵护功效 ,当 IGBT过流时, 经由过程掌握旌旗灯号关断 IGBT, IGBT中电流的下降很陡 , 且有一个反向的冲击 . 这将会产生很大的 di/dt和开关损耗 , 而且对控制电路的过流保护功能要求很高 .TLP250使用特点：1） TLP250输出电流较小 , 对较大功率 IGBT实施驱动时 , 需要外加功率放大电路 .2）由于流过 IGBT的电流是通过其它电路检测来完成的 , 而且仅仅检测流过 IGBT的电流 , 这就有可能对于 IGBT的使用效率产生一定的影响 , 比如 IGBT在安全工作区时 , 有时出现的提前保护等 .3）要求控制电路和检测电路对于电流信号的响应要快 , 一般由过电流发生到 IGBT可靠关断应在 10 μ s以内完成 .4）当过电流发生时 , TLP250得到控制器发出的关断信号 , 对 IGBT的栅极施加一负电压 , 使 IGBT硬关断 . 这种主电路的 dv/dt比正常开关状态下大了许多 , 造成了施加于 IGBT两端的电压升高很多 , 有时就可能造成IGBT的击穿 .2.2 EXB8..Series（ FUJI ELECTRIC公司临盆）跟着有些电气装备对三相逆变器输出机能请求的进步及逆变器本身的原因,在现有的很多逆变器中,把逆变单元 IGBT的驱动与呵护和主电路电流的检测分别由不同的电路来完成 . 这种驱动方式既提高了逆变器的性能 , 又提高了 IGBT的工作效率 , 使 IGBT更好地在安全工作区工作 . 这类芯片有富士公司的 EXB8..Series. 夏普公司的 PC929等 . 在这里 , 我们主要针对 EXB8..Series做一介绍 .EXB8..Series集成芯片是一种专用于 IGBT的集驱动 . 保护等功能于一体的复合集成电路 . 广泛用于逆变器和电机驱动用变频器 . 伺服电机驱动 . UPS. 感应加热和电焊设备等工业领域 . 具有以下的特点： 1）不同的系列（标准系列可用于达到 10 kHz开关频率工作的 IGBT, 高速系列可用于达到 40 kHz开关频率工作的 IGBT） .2）内置的光耦可隔离高达 2 500 V/min的电压 .3）单电源的供电电压使其应用起来更为方便 .4）内置的过流保护功能使得 IGBT能够更加安然地工作 .5）具有过流检测输出信号 .6）单列直插式封装使得其具有高密度的安装方式 .常用的 EXB8..Series 主要有：标准系列的 EXB850和EXB851, 高速系列的 EXB840和 EXB841. 其主要应用场合如表 4所示 .注： 1）标准系列：驱动电路中的信号延迟≤ 4 μ s 2）高速系列：驱动电路中的信号延迟≤ 1.5 μ s图 6给出了 EXB8..Series的功能方框图 .表 5给出了 EXB8..Series的电气特性 .表6给出了EXB8..Series工作时的推举工作前提 .表 6 EXB8..Series工作时的推举工作条件图 7给出了 EXB8..Series的典范运用电路 .EXB8..Series运用不合的型号 ,可以达到驱动电流高达 400 A,电压高达1200 V的各类型号的IGBT.因为驱动电路的旌旗灯号延迟时光分为两种：尺度型（EXB850.EXB851）≤ 4μs,高速型（ EXB840. EXB841）≤1 μ s, 所以标准型的 IC实用于频率高达 10 kHz的开关操作 , 而高速型的 IC适用于频率高达 40 kHz的开关操作 .在应用电路的设计中, 应留意以下几个方面的问题：—— IGBT栅射极驱动电路接线必须小于 1 m;—— IGBT栅射极驱动电路接线应为双绞线 ;——如想在IGB集电极产生大的电压尖脉冲,那么增长 IGBT栅极串联电阻（ Rg）即可 ;——应用电路中的电容 C1和 C2取值相同 , 对于EXB850和 EXB840来说 , 取值为33 μ F, 对于 EXB851和 EXB841来说 , 取值为47 μ F. 该电容用来吸收由电源接线阻抗而引起的供电电压变化 . 它不是电源滤波器电容 .EXB8..Series的使用特点：1） EXB8..Series的驱动芯片是通过检测 IGBT在导通过程中的饱和压降 Uce来实施对 IGBT的过电流保护的 . 对于 IGBT的过电流处理完全由驱动芯片自身完成 , 对于电机驱动用的三相逆变器实现无跳闸控制有较大的帮助 .2） EXB8..Series的驱动芯片对 IGBT过电流保护的处理采用了软关断方式 , 因此主电路的 dv/dt比硬关断时小了许多 , 这对 IGBT的使用较为有利 , 是值得重视的一个优点 .3） EXB8..Series驱动芯片内集成了功率放大电路 ,这在一定程度上提高了驱动电路的抗干扰能力 .4） EXB8..Series的驱动芯片最大只能驱动 1 200V /300 A的 IGBT, 并且它本身并不提倡外加功率放大电路 , 另外 , 从图 7中可以看出 , 该类芯片为单电源供电 , IGBT的关断负电压信号是由芯片内部产生的－ 5 V 信号 , 容易受到外部的干扰 . 因此对于 300 A以上的IGBT或者 IGBT并联时 , 就需要考虑别的驱动芯片 , 比如三菱公司的 M57962L等 .图 8给出了 EXB841驱动 IGBT时 , 过电流情况下的实验波形 . 可以看出, 正如前面介绍过的, 由于EXB8..Series芯片内部具备过流保护功能 , 当 IGBT过流时 , 采用了软关断方式关断 IGBT, 所以 IGBT中电流是一个较缓的斜坡下降 , 这样一来 , IGBT关断时的 di/dt明显减少 , 这在一定程度上减小了对控制电路的过流保护性能的要求 .2. 3 M579..Series（ MITSUBISHI公司生产）M579..Series是日本三菱公司为 IGBT驱动提供的一种 IC系列 , 表 7给出了这种系列的几种芯片的基本应用特性（其中有＊者为芯片内部含有 Booster电路） .在 M579..Series中 , 以 M57962L为例做出一般的解释 . 随着逆变器功率的增大和结构的复杂 , 驱动信号的抗干扰能力显得尤为重要 , 比较有效的办法就是提高驱动信号关断 IGBT时的负电压 , M57962L的负电源是外加的（这点和 EXB8..Series不同） , 所以实现起来比较方便 . 它的功能框图和图 6所示的 EXB8..Series功能框图极为类似 , 在此不再赘述 . 图 9给出了 M57962L在驱动大功率 IGBT模块时的典型电路图 . 在这种电路中 , NPN 和 PNP构成的电压提升电路选用快速晶体管（tf≤ 200 ns） , 并且要有足够的电流增益以承载需要的电流 .在使用 M57962L驱动大功率 IGBT模块时 , 应注意以下三个方面的问题：1）驱动芯片的最大输出电流峰值受栅极电阻Rg的最小值限制 , 例如 , 对于 M57962L来说 , Rg的允许值在 5 Ω 左右 , 这个值对于大功率的 IGBT来说高了一些 , 且当 Rg较高时 , 会引起 IGBT的开关上升时间 td(on). 下降时间 td(off)以及开关损耗的增大 , 在较高开关频率（ 5 kHz以上）应用时 , 这些附加损耗是不可接受的 .2）即便是这些附加损耗和较慢的开关时间可以被接受 , 驱动电路的功耗也必须考虑 , 当开关频率高到一定程度时（高于 14 kHz） , 会引起驱动芯片过热 .3）驱动电路缓慢的关断会使大功率 IGBT模块的开关效率降低 , 这是因为大功率 IGBT模块的栅极寄生电容相对比较大 , 而驱动电路的输出阻抗不够低 . 还有 , 驱动电路缓慢的关断还会使大功率 IGBT模块需要较大的吸收电容 .以上这三种限制可能会产生严重的后果 , 但通过附加的 Booster电路都可以加以克服 , 如图 9所示 .从图 10（ a）可以看出 , 在 IGBT过流信号输出以后 , 门极电压会以一个缓慢的斜率下降 . 图 10（ b）及图10（ c）给出了 IGBT短路时的软关断过程（集电极－发射极之间的电压 uCE和集电极电流 iC的软关断波形）0 引言跟着电力电子技巧朝着大功率.高频化.模块化成长,绝缘栅双极品体管(IGBT)已广泛运用于开关电源.变频器.电机掌握以及请求快速.低损耗的范畴中.IGBT是复合全控型电压驱动式电力电子器件,兼有MOSFET和GTR的长处：输入阻抗高,驱动功率小,通态压降小,工作频率高和动态响应快.今朝,市场上500~3000V,800～l800A的IGBT,因其耐高压.功率大的特征,已成为大功率开关电源等电力电子装配的首选功率器件.1 驱动呵护电路的原则因为是电压掌握型器件,是以只要掌握ICBT的栅极电压就可以使其开通或关断,并且开通时保持比较低的通态压降.研讨标明,IGBT的安然工作区和开关特征随驱动电路的转变而变更.是以,为了包管IGBT靠得住工作,驱动呵护电路至关重要.IGBT驱动呵护电路的原则如下.(1)动态驱动才能强,能为栅极供给具有峻峭前后沿的驱动脉冲;(2)开通时能供给适合的正向栅极电压(12~15V),关断时可以供给足够的反向关断栅极电压(一5V);(3)尽可能少的输入输出延迟时光,以进步工作效力;(4)足够高的输入输出电气隔离特征,使旌旗灯号电路与栅极驱动电路绝缘;(5)消失短路.过流的情形下,具有敏锐的呵护才能.今朝,在现实运用中,广泛运用驱动与呵护功效合为一体的IGBT专用的驱动模块.2 集成驱动模块为懂得决IGBT的靠得住驱动问题,世界上各厂家丌发出了浩瀚的IGBT集成驱动模块.如日本富士公司的EXB系列,三菱电机公司的M57系列,三社电机公司的GH系列,美国国际整流器公司的TR系列,Unitrode公司的UC37系列以及国产的HL系列.以下是几种典范的集成驱动模块.2.1 EXB841模块的剖析EX841高速驱动模块为15脚单列直插式构造,采取高隔离电压光耦合器作为旌旗灯号隔离,内部构造图如图l所示,其工作频率可达40 kHz,可以驱动400 M600 V以内及300 A/l200 V的IGBT管,其隔离电压可达2500AC/min,工作电源为自力电源20±1V,内部含有一5V稳压电路,为ICBT的栅极供给+15V的驱动电压,关断时供给一5V的偏置电压,使其靠得住关断.当脚15和脚14有10 mA电流畅过时,脚3输出高电平而使IGBT在1μs内导通;而当脚15和脚14无电流畅过时,脚3输出低电平使IGBT关断;若ICBT导通时因推却短路电流而退出饱和,Vce敏捷上升,脚6悬空,脚3电位在短路后约3．5μs后才开端软降.EXB841典范运用图如图2所示,电容C1.C2用于接收高频噪音.当脚3输出脉冲的同时,经由过程快速二极管D1检测IGBT的C—E间的电压.当Vce>7V时,过流呵护电流掌握运算放大器,使其输出软关断旌旗灯号,在10μs内将脚3输出电平降为O.因EXB841无过流自锁功效,所以外加过流呵护电路,一旦产生过流,可经由过程外接光耦TLP521将过流呵护旌旗灯号输出,经由必定延时,以防止误动作和包管进行软关断,然后由触发器锁定,实现呵护.缺点：EXB84l过流呵护阀值过高,Vce>7V时动作,此时已弘远于饱和压降;消失呵护肓区;在实现止常关断时仅能供给一5V偏压,在开关频率较高.负载过大时,关断就显得不成靠;无过流呵护自锁功效,在短路呵护时其栅压的软关断进程被输入的关断旌旗灯号所打断.2．2 M57962L模块的剖析M57962AL是一种14脚单列直捕式构造的厚膜驱动模块,其内部构造图如图3所示.它由光耦合器.接口电路.检测电路.准时复位电路以及门关断电路构成,驱动功率大,町以驱动600A/600V及400A/l200V等系列IGBT模块.M5796AL具有高速的输入输出隔离,绝缘电压也可达到AC 2500V/min;输入电平与TTL电平兼容,适于单片机掌握;内部有准时逻辑短路呵护电路,同时具有延时呵护特征;采取双电源供电方法,相对于EXB84l来说,固然多运用一个电源．但IGBT可以更靠得住地通断.典范运用图如图4所示.当驱动旌旗灯号经由过程脚14和脚13时,经由高速光耦隔离,由M57962AL内置接口电路传输至功率放大极,在M57962AL的脚5产生+15V开栅和一10V关栅电压,驱动IGBT通断.当脚1检测到电压为7V时,模块认定电路短路,立刻经由过程光耦输出关断旌旗灯号,使脚5输出低电平,从而将IGBT的G—E两头置于负向偏置,靠得住关断.同时,输出误差旌旗灯号使故障输出端(脚8)为低电平,从而驱动外接的呵护电路工作.延时2～3s后,若检测到脚13为高电平,则M57962AL恢复工作.稳压管DZ1用于防止D1击穿而破坏M57962AL,Rg为限流电阻,DZ2和DZ3起限幅感化,以确保靠得住通断.比较：与EXB841比拟,M57962AL须要双电源(+15V,一1OV)供电,外周电路庞杂.而恰是因为M57962AL可输出一10V的偏压,使得IGBT靠得住地关断;别的,M57962AL具有过流呵护主动闭锁功效,并且软关断时光可外部调节,而EXB84l的软关断时光无法调节.所以M57962AL较EXB841更安然.靠得住.2.3 HL402模块的剖析HL402是17脚单列直插式构造,内置有静电屏障层的高速光耦合器实现旌旗灯号隔离,抗干扰才能强,响应速度快,隔离电压高.它具有对IGBT进行降栅压.软关断双重呵护功效,在软关断及降栅压的同时能输出报警旌旗灯号,实现封锁脉冲或分断主回路的呵护.它输出驱动电压幅值高,正向驱动电压可达15～17V,负向偏置电压可达10～12V,因而可用来直接驱动容量为400A/600V及300A/1200V以下的IGBT.HL402构造图如图5所示.图5中,VL1为带静电屏障的光耦合器,它用来实现与输入旌旗灯号的隔离.因为它具有静电屏障,因而明显进步了HL402抗共模干扰的才能.图5中U1为脉冲放大器,S1.S2实现驱动脉冲功率放大,U2为降栅压比较器,正常情形下因为脚9输入的IGBT集电极电压VCE不高于U2的基准电压VREF,U2不翻转,S3不导通,故从脚17和脚16输入的驱动脉冲旌旗灯号经S2整形后不被封锁.该驱动脉冲经S2.S2放大后供给应IGBT使其导通或关断,一旦IGBT退饱和,则脚9输入集电极电压给IGBT使其导通或关断,并且脚9输入的集电极电压采样旌旗灯号VCE高于U2的基准电压VREF,比较器U2翻转输出高电平,使S3导通,由稳压管DZ2将驱动器输出的栅极电压VGE下降到10V.此时,软关断准时器U3在降栅压比较器U2翻传达到设定的时光后,输出正电压使S4导通,将栅极电压软关断降到IGBT的栅射极门限电压,给IGBT供给一个负的驱动电压,包管IGBT靠得住关断.HL402典范运用图如图6所示.在现实电路中,C1.C2.C3.C4需尽可能地接近H1402的脚2.脚l.脚4装配.为了防止高频耦合及电磁干扰,由HL402输出到被驱动IGBT栅射极的引线须要采取双绞线或同轴电缆屏障线,其引线长度不超出1m.脚9和脚13接至IGBT集电极的引线必须离开走,不得与栅极和发射极引线绞合,以免引起交叉干扰.光耦合器L1可输入脉冲封锁旌旗灯号,当L1导通时,HLA02输出脉冲立刻被封锁至-10V.光耦合器L2供给软关断报警旌旗灯号,它在躯动器软关断的同时导通光耦合器L3,供给降栅压报警旌旗灯号.运用中,经由过程调剂电容器C5.C6.C7的值,可以将呵护波形中的降栅压延迟时光.降栅压时光.软关断斜率时光调剂至适合的值.在高频运用时,为了防止IGBT受到多次过电流冲击,可在光耦合器L2输出数次或1次报警旌旗灯号后,将输入脚16和脚17间的旌旗灯号封锁.小结：以上三者中,M57962AL和HL402都采取陶瓷基片黑色包装,EXB841采取覆铜板黄色包装,因为陶瓷基片的散热机能和频率特征比覆铜板好,HL402的负载才能和散热机能最好,加之合理的计划设计,在三者中的工作频率最高,呵护功效最全,而EXB841和M57962AL都没有降栅压呵护功效.别的,HL402和M57962AL供给负偏压的稳压管,放于外部,既有灵巧性又进步了靠得住性,而EXB841的稳压管在内部,经常因稳压管的破坏而掉效.是以,HL402凭借其优胜的机能可以填补别的两者的缺点.2．4 GH-039模块的剖析GH-039采取单列直插式12脚封装,功耗低.工作中发烧很小,可以高密度运用它采取单电源工作,内置高速光耦合器,带有软关断过流呵护电路,过流呵护除闭锁自身输出外,还给出供用户运用的同步输出端.它可以用来直接驱动300A/600V以下的IGBT模块.其内部构造图如图7所示,工作道理与EXB和M57系列模块相相似,这里不再赘述.而与EXB系列和M57系列的模块不合的是该模块已含有呵护后发送报警或动作旌旗灯号的光耦合器,所以运用中不须要像EXB和M57系列的模块外接光耦合器,因而加倍便利,其机能比EXB和M57系列的模块在呵护机能上加倍优胜;在靠得住性方面,因为GH-039是单电源供电,不克不及供给负偏压,从而导致ICBT不克不及靠得住地关断.与HL402比拟,CH-039呵护功效还不完美,它也同EXB841和M57962AL一样无降栅压呵护.是以,GH-039驱动模块也是出缺点的.GH-039典范接线图如图8所示.工作电源VCC为26V;为了保持电压稳固,滤波电容器应尽可能接近GH一039模块装配和运用,且其电容值不克不及小于10μF,并应选用高质量的电容;串入GH-039脚12与ICBT集电极之间的二极管D1,应选超快速恢复二极管,并且要包管其反向耐压不低于ICBT的集电极与栅极之间的额定电压;为防止所衔接的过流呵护端子光电隔离器的误动作,应在D1与GH一039的脚12之间串入100Ω的电阻;接于脚lO与脚12之间的D2选用超快速恢复二极管,其反向耐压可以低于IGBT的集射极间耐压.2．5 其他驱动器(1)IR系列驱动器 IR系列驱动器主如果为驱动桥臂电路而设计的,该芯片具有14脚,DIP封装.它具有过流呵护和欠压呵护功效,特殊是它具有自举浮动电源大大简化了驱动电源的设计,只用一路电源即可驱动多个功率器件.其缺点是本身不克不及产生负偏压,当用于驱动桥式电路时,因为米勒效应的感化,在开通与关断时刻,轻易在栅极上产生干扰,造成桥臂短路;别的IR系列驱动器采取了不隔离的驱动方法,在主电路的功率器件破坏时,高压可能直接串入驱动器件,致使驱动模块及前极电路破坏.(2)UC37系列驱动器该系列驱动器一般由UC3726和UC3727两片芯片配对运用,其工作频率较高,但在两芯片之间需增长脉冲变压器,给电路的运用和设计带来便利,是以该系列驱动器在我同并未得到推广.3 结语经由过程以上剖析比较,可得到如下结论.(1)以上6个系列的驱动器均能实现对IGBT的驱动与呵护;(2)EXB84l外周电路简略,仅需单电源供电,是最早进入我国市场的ICBT 驱动模块,技巧成熟,运用广泛;(3)EXB841与M57962AL在IGBT关断时代均能在栅极上施加负电压,进一步包管了IGBT的靠得住关断;(4)EXB841.M57962AL.GH一039和HL402都是自身带有对IGBT进行退饱和及过流呵护功效的ICBT驱动模块,且都是经由过程检测IGBT集射极间的电压来完成呵护功效的.但EXB841.M57962AL.GH一039在ICBT消失退饱和或过流时,仅可进行软关断的呵护.而HL402不单能进行软关断呵护,还可进行降栅压呵护.是以,HL402是四者中呵护功效最强,呵护功效设计最合理和呵护机能运用最便利的IGBT驱动器;(5)驱动雷同个数的IGBT功率开关时,IR系列所需工作电源起码,但不具有负偏压,轻易造成桥臂短路,实用于小功率驱动场合.。
变频器电路常用IC引脚功能图
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.变频器电路常用IC引脚功能图说明：从应用的维修的角度，掌握一些IC器件的引脚功能，便于测量部分引脚的电压（电平）状态，判断IC是否处于正常工作状态就够了。
IC内部，具体是个什么电路，是来不及也无须去管它的。
比如单片机电路，重点检测供电、复位、晶振、控制信号、输入信号几个端子的电压（电平）状态，就可以了。
对于数字（包括光耦合器）电路，一般情况下，知道器件引脚功能，便可根据输入、输出端的逻辑关系，测量判断IC的好坏了。
而模拟电路，在变频器电路中，一半是用于处理开关量信号的，如电压比较器等，检测判断上，同数字电路是一样方便的。
部分处理模拟信号的模拟电路，可据动、静态电压的明显变化，测其好坏，也不是太难的事。
因而，只要知晓两点，1：IC是个什么类型的芯片，数字或模拟电路？2：引脚功能，该脚为输入、输出或供电脚？便能实施测量了。
将变频器常用IC引脚功能图，集中附录于后，就不必花费大量时间再去查阅相关的手册了。
一、CPU(微控制器)芯片及外围IC电路引脚功能图：1、CPU芯片-MB90F562B 贴片封装64引脚，应用广泛：2、CPU芯片-S87C196MH贴片封装80引脚，应用广泛：3、CPU芯片-MN18992MDY-6 塑封双列直插，64引脚，用于松下早期DV551、DV561机型：4、CPU芯片-HD37F 贴片封装80引脚，应用广泛：5、存储器引脚功能图：93C56 24C04A 93C666、RS485通讯模块引脚功能图：ADM485 SN75179B二、常用运算放大器引脚功能图：LF347四运放电路 LM324四运放电路 LM339四运放（开路集电极输出）LF353 双运放电路 LM393 双运放（开路集电极输出） TL072四运放电路运算放大器多用于电流、电压检测电路，用于处理模拟信号和将模拟信号转换为开关量信号——报警、停机保护信号。
变频器驱动芯片IR2110功能简介
（5）工作频率高，可达500KHz。
（6）开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns。
（7）图腾柱输出峰值电流2A。
IR2110的工作原理
IR2110内部功能由三部分组成：逻辑输入；电平平移及输出保护。如上所述IR2110的特点，可以为装置的设计带来许多方便。尤其是高端悬浮自举电源的设计，可以大大减少驱动电源的数目，即一组电源即可实现对上下端的控制。
Vss（引脚13）:逻辑电路地电位端，其值可以为0V Nc（引脚14）:空端
IR2110的特点：
（1）具有独立的低端和高端输入通道。
（2）悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达500V。
（3）输出的电源端（脚3）的电压范围为10—20V。
（4）逻辑电源的输入范围（脚9）5—15V，可方便的与TTL，CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率电源地之间允许有 V的便移量。
在功率变换装置中，根据主电路的结构，起功率开关器件一般采用直接驱动和隔离驱动两种方式.美国IR公司生产的IR2110驱动器，兼有光耦隔离和电磁隔离的优点，是中小功率变换装置中驱动器件的首选。
IR2110引脚功能及特点简介
内部功能如图4.1M（引脚2）:公共端
VDD（引脚9）:逻辑电源电压 HIN（引脚10）: 逻辑高端输入
SD（引脚11）:关断 LIN（引脚12）:逻辑低端输入
变频器常用电力电子器件
无锡市技工院校教案首页课题：变频器常用电力电子器件教学目的要求：1. 了解变频器中常用电力电子器件的外形和符号2.了解相关电力电子器件的特性教学重点、难点：重点：1. 认识变频器中常用电力电子器件2. 常用电力电气器件的符号及特性难点：常用电力电气器件的特性授课方法：讲授、分析、图示教学参考及教具（含多媒体教学设备）：《变频器原理及应用》机械工业出版社王延才主编授课执行情况及分析：在授课中，主要从外形结构、符号、特性等几方面对变频器中常用的电力电子器件进行介绍。
通过本次课的学习，大部分学生已对常用电力电子器件有了一定的认识，达到了预定的教学目标。
板书设计或授课提纲电力二极管的内部也是一个PN 结，其面积较大，电力二极管引出了两个极，分别称为阳和阴极K 。
电力二极管的功耗较大，它的外形有螺旋式和平板式两种。
2.伏安特性：电力二极管的阳极和阴极间的电压和流过管子的电流之间的关系称为伏安特性。
如果对反向电压不加限制的话，二极管将被击穿而损坏。
（1）正向特性：电压时，开始阳极电流很小，这一段特性曲线很靠近横坐标。
当正向电压大于时，正向阳极电流急剧上升，管子正向导通。
如果电路中不接限流元件，二极管将被烧毁。
晶闸管的种类很多，从外形上看主要由螺栓形和平板形两种，螺栓式晶闸管容量一般为10~200A；平板式晶闸管用于200A3个引出端分别叫做阳极A、阴极控制极。
结构晶闸管是四层（（Ｐ1Ｎ1Ｐ2Ｎ2）三端（Ａ、Ｋ、Ｇ）器件。
晶闸管的导通和阻断控制导通控制：在晶闸管的阳极A和阴极K间加正向电压，同时在它的门极正向触发电压，且有足够的门极电流。
晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用，因此门极所加的触发电压一般为脉冲电压。
管从阻断变为导通的过程称为触发导通。
门极触发电流一般只有几十毫安到几百毫安，管导通后，从阳极到阴极可以通过几百、几千安的电流。
要使导通的晶闸管阻断，必须将阳极电流降低到一个称为维持电流的临界极限值以下。
1-4变频器主电路常用电力半导体器件
控
检测
电路
制
电
驱动
路
电路
V 1 LR
V 2 主电路
电力电子器件在实际应用中的系统组成
电力电子器件的分类
按照器件能够被控制电路信号所控制的程度， 分为以下三类：
1) 半控型器件
晶闸管（Thyristor）及其大部分派生器件
通 过器控件制的信关断号由可其以在控主制电路其中导承通受而的不电压能和控电制流其决关定 断。 2) 全控型器件
不动电能只电路用有压。控两和个 电制端信流子决号，定来器的控件。的制通其和通断断是,由因其在此主也电就路不中需承受要的驱
电力电子器件的分类
按照驱动电路加在器件控制端和公共端之间信号 的性质，分为两类：
1) 电流驱动型
通过从控制端注入或者抽出电流来实现 导通或者关断的控制
2) 电压驱动型
仅通过在控制端和公共端之间施加一定的 电压信号就可实现导通或者关断的控制
PN结与电力二极管的工作原理
PN结的正向导通状态
电导调制效应使得PN结在正向电流较大时压降仍然很低，维持在 1V左右，所以正向偏置的PN结表现为低阻态。
PN结的反向截止状态
PN结的单向导电性。 二极管的基本原理就在于PN结的单向导电性这一主要特征。
PN结的反向击穿
有雪崩击穿和齐纳击穿两种形式，可能导致热击穿。
• 引线和焊接电阻的压降等都有明显的影响。
• 承受的电流变化率di/dt较大，因而其引线和器件自 身的电感效应也会有较大影响。
• 为了提高反向耐压，其掺杂浓度低也造成正向压降 较大。
电力二极管的基本特性
1. 静态特性
主要指其伏安特性
当电力二极管承受的正向 电压大到一定值（门槛电压 UTO），正向电流才开始明显增 加，处于稳定导通状态。与正 向电流IF对应的电力二极管两 端的电压UF即为其正向电压降。 当电力二极管承受反向电压时， 只有少子引起的微小而数值恒 定的反向漏电流。
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变频器驱动电路常用的几种驱动IC变频器驱动电路中常用IC，共有为数不多的几种。
可以设想一下，变频器电路的通用电路，必定是主电路（包括三相整流电路和三相逆变电路）和驱动电路，即便是型号的功率级别不同的变频器，驱动电路却往往采用了同一型号的驱动IC，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。
早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，内部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。
PC929内含IGBT检测保护电路等；智能化程度比较高的专用驱动芯片A316J，也在大量机型中被采用。
通过熟悉驱动IC的引脚功能和掌握相关的检测方法，达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力，以及能对不同型号的驱动IC应急进行代换与修复。
一、TLP250和HCPL3120驱动IC：8 Vcc 7 Vo 6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 NcTLP250 HCPL3120/ J312 HCNW3120图1 三种驱动IC的功能电路图TLP250：输入IF电流阀值5mA，电源电压10∽35V，输出电流±0.5A，隔离电压2500V，开通/关断时间（t PLH/ t PHL）0.5μs。
可直接驱动50A1200V的IGBT模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期变频器产品中被普遍采用。
HCNW3120（A3120）：与HCPL3120、HCPLJ312内部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者的电隔离能力低于前者。
输入IF电流阀值2.5mA，电源电压15∽30V，输出电流±2A，隔离电压1414V，可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。
三种驱动IC的引脚功能基本一致，小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120，大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换，虽然它们的个别参数和内部电路有所差异，如TPL250的电流输出能力较低，但在变频器中功率机型中，驱动IC往往有后置放大器，对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。
驱动IC实质上都为光耦合器件，具有优良的电气隔离特性。
输入侧内部电路为一只发光二极管，有明显的正、反向电阻特性。
用指针式万用表×1k档测量，2、3脚正向电阻约为100kΩ左右，反向电阻无穷大；用×10k档测量，正向电阻约为25kΩ左右，反向电阻也为无穷大。
当然2、3脚与输出侧各引脚电阻，都是无穷大的。
5、6脚和5、8脚之间，均有鲜明的正、反向电阻，当5脚搭红表笔时，有10kΩ/30 kΩ的电阻值，5脚接黑表笔时，电阻值接近于无穷大。
因选材、工艺和封装型式的不同和测量仪表的选型不同，得出的测量数值会有一定的差异。
TLP250的输出电路采用互补式电压跟随器输出电路，V1、V2均为双极型器件三极管。
而HCPL3120的输出电路V2采用了DMOS 三极管，两种芯片的输出侧电阻值有所差异。
在上电检测中，从驱动IC 的电路结构中可得出如下结论：当2、3脚输入电流通路接通时，TPL250内部V1导通，6、7脚则与8脚电压相近或相等；当2、3脚输入电流为零时，TLP250内部V2导通，6、7脚则与5脚电位相近或相等。
这即是对TLP250好坏进行判断的依据。
TLP250在线测量：因机型不同，外围电路的数值不尽相同，所以测量得出的在线电阻值的参考意义不大。
在供电状态下，可方便测出TLP250的好坏情况。
驱动电路的带电检测，须在单独检修驱动电路的情况下或已将逆变功率电路的供电切除的情况下进行！严禁在整机运行状态下，直接下笔测量驱动电路——由表笔引入的干扰信号会误触通IBGT ，造成严重损坏！在脱开逆变电路或切断逆变电路供电的情况下，和CPU 主板能输出正常六路驱动脉冲的情况下，可以在线检测驱动IC 的工作状态。
在变频器的控制线路处于停机状态时，测量2、3脚电压应为0V ，测量5、6脚电压应为OV ；操作变频器的操作显示面板，使之处于启动运行状态，测量2、3脚应有0.6V 左右的正向电压值，此时测量5、6脚之间应有2--4V 左右的电压输出。
说明TLP250是好的。
2、3脚输入电压有变化，但输出脚无电压变化，或输出脚一直保持一个固定不变的高电平或低电平，说明TLP250损坏。
当然，也可用外加电源串联限流电阻提供TLP250的输入电流，检测输出脚的电压变化，来检测判断TLP250的好坏。
上述检测方法同样适用于HCNW3120等的检测。
二、PC923、PC929驱动IC ：IF- 18 Vcc5 Vc6 Vo7 GND IF+ 3IF- 2Nc 4Nc 5Nc 6Nc 713 Vcc 12 Vc 11 Vo 10 GND 14 GND 9 C 8 FS图2 配对应用的驱动IC ：PC923（8引脚）、PC929（14引脚）两片驱动IC 经常成对出现，成为驱动电路的一个经典组合模式。
PC923用于上三臂IGBT 管子的驱动，PC929则用于驱动下三臂IGBT 管子，并同时承担对IGBT 导通管压降的检测，对IBGT 实施过流保护和输出OC 报警信号的任务。
PC929与普通驱动IC 的不同，在于内部含有IGBT 保护电路和OC 信号输出电路，将驱动和保护功能集成于一体。
PC923的相关参数：输入IF 电流值5∽20mA ，电源电压15∽35V ，输出峰值电流±0.4A ，隔离电压5000V ，开通/关断时间（t PLH/ t PHL ）0.5μs 。
可直接驱动50A/1200V 以下的小功率IGBT 模块。
PC923的电路结构同TLP250等相近，但输出引脚不太一样。
5、8脚之间可接入限流电阻，限制输出电流以保护内部V1、V2三极管。
常规应用，是将5、8脚直接短接，接入供电电源的正极。
如果将输出侧引线改动一下，也可以与TLP520、A3120等互为代换。
其上电检测方法也同于TLP250，在此不予赘述。
PC929的相关参数与PC923相接近，在电路结构上要复杂一些。
1、2脚为内部发光二极管阴极，3脚为发光管阳极，1、3脚构成了信号输入端。
4、5、6、7脚为空端子。
输入信号经内部光电耦合器、放大器隔离处理后经接口电路输入到推挽式输出电路。
10、14脚为输出侧供电负端，13脚为输出侧供电正端，12脚为输出级供电端，一般应用中将13、12脚短接。
11脚为驱动信号输出端，经栅极电阻接IGBT或后置功率放大电路。
PC929的9脚为IGBT管压降信号检测脚，9、10脚经外电路并联于IGBT的C、E极上。
IGBT在额定电流下的正常管压降仅为3V左右。
异常管压降的产生表征了IGBT运行在危险的过流状态下。
PC929的8脚为IGBT管子的OC（过载、过流、短路）信号输出脚，由外接光耦合器将故障信号返回CPU。
图3 PC923、PC929与后置放大器构成的U相驱动电路PC929内部IGBT保护电路的动作过程：在正常状态下，变频器无论处于待机或运行状态，2、3脚输入脉冲信号电流，11脚相继产生+15V和-7.5V的输出驱动电压信号。
此时PC929的8（FS）脚一直为高电平状态；当所驱动的IGBT管子流过异常电流时（如2倍以上额定电流），IGBT的导通管压降迅速上升，使9脚电压到达故障报警阀值（7V），PC929内部的IGBT保护电路起控，11脚输出的正向激励电压降低，使IGBT的导通电流下降，同时控制8脚内部的三极管Q3导通，输出一个低电平的OC故障信号，经外接光耦合器送入CPU，CPU据过流情况实施保护停机等动作。
表1 PC923、PC929输出侧的各脚电阻值（kΩ）反向∞5脚搭红黑∞∞∞笔PC929 3、2脚10脚搭红笔10、8脚10、9脚10、11脚10、12脚10、13脚正向25 ∞55 10 ∞20反向∞10脚搭黑笔13 13 12 11 10 在单独维修电源/驱动板的上电检测中，因PC929的9、10脚与IGBT模块脱离，一接受运行信号，8脚即报出OC故障信号，11脚输出脉冲电压也被内部IGBT保护电路所嵌制，致使无法测出PC929的工作状态。
需采取相应措施，解除PC929的管压降检测功能，强制电路正常工作，达到方便检测的目的。
三、智能型驱动IC——HCPL-316J（A316J）：图4 HCPL-316J内部结构框图及引脚功能图图5 HCPL-316J内部电路原理图图6 由HCPL-316J构成的驱动电路图4和图5分别为A316J的内部结构图和原理图。
AJ316的输出电流值达 2.5A，可直接驱动150A/1200V的IGBT。
作为一种专用驱动芯片，其各项功能已接近完善，外围附属电路相对简洁。
输入侧内部电路为数字门电路，阻抗较高，不必取用大的信号源电流。
内含欠电压封锁输出电路和IGBT保护电路；内含输入脉冲信号和输出OC信号的两路光电耦合器；具有故障时封锁驱动脉冲和故障复位控制功能，与CPU配合，可实现自动停机、自动复位等控制。
如图4和图5，A316J内部以两只光耦合器的光传输通道为分界点，分出了输入侧电路和输出侧电路。
1、2为V IN+、V IN-正/负信号输入端，LED1与相关输入侧、输出侧电路构成了脉冲信号传输电路。
输入信号经门电路由发光管LED1（光耦合器）传输至输出侧电路。
输出侧接受到的光信号再经受控放大电路，进行功率放大后由11脚输出，驱动IGBT模块。
LED1的阳极和阴极分别由7、8脚引出，便于外接故障保护电路，以切断脉冲信号的传输。
但常规应用中，一般是将7脚悬空，8脚直接接输入侧信号（电源）地，构成了信号直通回路。
内部输出级电路为推挽式输出电路，由复合放大器保障大电流输出能力。
实际电路中，控制电路的供电端子13脚与输出级放大器的供电端子12脚也是短接的，接入驱动电路供电电源的正极，9、10脚接入供电负极，电源电压范围为15∽30V。
驱动电路对IGBT的过载保护，并非是通过电流采样——串联电流采样电阻或采用电流互感器来进行的，而是由IGBT的通态管压降，来判断IGBT是否出处于过流状态。
在额定电流以下运行时，IGBT 管压降不大于3V，当运行电流达到IGBT的两倍时，管压降会上升到7V以上。
应该实施保护停机了。
LED2（光电耦合器）与输入、输出侧相关电路构成了IGBT管压降检测电路、IGBT模块的OC信号报警电路和故障复位电路。
14脚为IGBT管压降信号（IGBT过电流检测信号）输入脚，14、16脚经外接元件并联于IGBT的C、E极上。
正常工作状态下，IGBT保护电路不动作，LED2为截止状态，输入侧内部RS触发器的输出Q端保持低电平，对LED1的信号输入通路不起控制作用，同时6脚内部DMOS管因无工作偏压处于截止状态，6脚（模块OC信号输出脚）为高阻态（高电平），电路正常工作；当负载过重或驱动电路本身故障或IGBT有开路性损坏时，14脚检测到IGBT导通期间的管压降达7V以上时，内部IGBT 保护电路起控，11脚内部功率输出电路被先行封锁，LED2导通，RS触发器Q端变为高电压，脉冲信号输入门电路被封锁，同时6脚内部DMOS管子导通，将低电平的OC信号输入CPU或前级故障信号处理电路。