变频器原理图讲解

• 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。
1,光的发射 2,光的接受 3,信号放大 常见的光耦型号:TLP250、A3120（HCPL3120) TL701、PC923、PC929 、 316J等
• 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 （我司DVB系列变频器7.5.11KW上使用的方案； 智能化程度比较高的专用驱动芯A316J，目前公 司产品DV6000系列7.5KW以上都是用316光耦的。
Vled1+ Vee Vled1- Vee
R140 3301/10
D31
相对
BAV99 VE6 0位
VE6
16 C85
15 331J
C88 C90 104K102J
D35 D37 VE4
14
R142 5601/10
R146 100R/4
反溃电路 ：
当输出电压VCC升高时，输出电压经R71及R8分 压得到的采样电压（即稳压管431的参考电压） 也升高，431的稳压值也升高 ，流过光耦中发光 二极管中的电流减小，导致流过光电三极管中的 电流减小，误差放大器的增益变大，导致UC2844 脚6输出驱动信号的占空比变小，输出电压下 降，达到稳压的目的。当输出电压降低时，误差 放大器的增益变小，输出的开关信号占空比变 大，最终使输出电压稳定在设定的值。
外部引脚图和内部原理图
7脚和8脚
2只光耦分出输 入侧和输出侧 过载保护电路反馈
PC1
报警
PC2
驱动IGBT电路
• 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VIN+、 VIN-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。
若不在限流电阻上并继电器或其它元件，,变频器 带负载运行时,那么长时间流在电阻上电流将会 很大，将会产生很大的功耗，P=I²×R,电阻将会 烧坏,要是电阻足够好,变频器PN母线电压将会被 拉低到欠压.一直到变频器停止输出,显示恢复正 常.
• 不同功率的变频器,充电电阻就不一样.
变频器功率越大充电电阻就越小.
德莱尔变频器原理图讲解 1. 开关电源 5.逆变电路 2. 整流电路 3. 充电电路 4. 驱动电路
一,开关电源
• 1,DC电源芯片UC2844
输出补偿 电压反馈 电流取样
RT/CT
2844
Vref基准电压 供电电源VCC 脉冲输出
地
开启电压16V,关断电压10V 工作环境温度:-40 ℃~+105 ℃ 工作结温:150 ℃ VCC供电电源:+15V (先将电压调节为高于开启电压)
VCC
C83 101J
PC7 A316J
1 2 3
Vin+ VinVcc1
VE Vled2+
C77 C81
GND
101J 104K 4
C79 RESET5
101J
C133
FAULT 6
101J
7
8 R175 3301/10 C135331J
DESAT GND1
Vcc2 RESET Vc
FAULT Vout
• R87,R88和DQ1中的结电容（CGS、CGD) 构成RC网络，其充放电直接影响开关管的开 关速度，电阻过小R1，易引起振荡，电磁干 扰也会很大；电阻过大，会降低开关管的开 关速度增加损耗。
DZ14为18V稳压管将 MOS 管的 GS 电压限制 在 18V 以下，从而保护了 MOS 管，MOS管 的驱动电压不能超过20V。
• 这里重点介绍下A316J光耦:
• 316J光耦的主要特点:
◇可以驱动级别达Ic=150A／Vce=1200V的 IGBT，满足 大多数中小功率的驱动需求； ◇反馈的故障信号为光隔离的，传输延迟典型 1．8μs； ◇开关速度延迟最大为500ns； ◇内部自带Vce、具施密特特性的欠电压保护， 并且在保 护时对IGBT实施软关断。
推挽电路具有互锁功能，确保上、下管子不会同时导通。 当供电电压低落到12V以下时，为避免IGBT欠激励而导
致电路故障，内部欠电压电路保护电路起控，推挽输出电 路的DMOS下管被强制导通，将驱动脉冲输出端下拉为低 电平，IGBT被截止；在脉冲输入信号有效期间，IGBT保 护电路检测到IGBT的管压降异常上升时，则保护电路起 控，推挽输出电路的上部达林顿管被关断，并由RS触发
驱动电源 VD1- , VD1+
VD2- , VD2+
24V
VD3- , VD3+
VD4- , VD4+
1脚电压就升高 电流 变化
F频率计算 f T 1 T 1 o Tn o 0 .5 ff4 R6 tR C 5 1lttn I C * d R t 3 t.8 I* d R 2 t.2
配TL431的多路输出的光耦反馈电路的特点
• 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；
• 1.利用TL431型可调式精密并联稳压器构成 二次侧的误差电流放大器，再通过光耦合 器对主输出进行精确地调整：
• 2.除主输出提供主要的反馈信号之外，其他 辅助输出也按照一定的比例关系反馈到 TL431的2.50V基准端，这对于全面提高多 路输出式开关电源的稳压性能具有重要意 义；
• 3.主输出的负载调整率可达±1％
???为什么呢?
因为变频器功率越大,需要电解电容的容量 就越大,而容量越大需要充电的时间就越大, 又因为RC决定充电时间,要想充电时间尽量 短,电阻就需要减少.
一般大功率变频器选择电阻小,小功率选择 电阻大.
四,驱动电路
1.驱动电路中关键器件__光耦:
光耦又称光电隔离器,光耦以光为媒介传输电信号, 它的输入与输出有良好的隔离作用. 光耦一Fra Baidu bibliotek有三个部分组成:
助电源升高，VDD芯片供电电源升高超过18V时， 稳压管DZ7导通，Q3,Q7导通，VDD电位拉低，2844
供电电源拉低，芯片停止工作，整个开关电源停 止工作，对后续整个电路起到保护作用。
开关电源的电源波形如下：
• 电源波形
P(正极） 2,整流电路
滤波电容
三 ①②③ 相 交 流 输 入
N（负极）
• 三相电源输入波形
u uR uS uT
0
t
R,S,T,三相电。每相电压波形相差120 度。
• ① R相
V
T
② S相
V T
③ T相
V T
• P(正极）电压波形（三相电压叠加）。
V
T
对于工频50HZ的电压，周期T=1/F=0.02S，经过 滤波电容后Vpn近似为一条直线：
V
VPN值
T
交流380V电压整流后的值约为 380×1.414=538V
2844内部电路图
时序图
电容CT
锁存器置 位输入
输入/补偿 电流输入取样
锁存器复 位输入
输出
大RT/小CT
大RT/小CT
2.我们以DVB-POWER-E线路板的开关电源为例
多路输出(CMM连续模式)开关电源(配有TL431 的光耦反馈电路)
主输出 +5V
辅输出 +15V,-15V,G24,+24V,VBUS电压
器实施了故障锁定。同时推挽输出电路下管中并联的 DMOS管子中放大倍数小的管子先行导通，经外接触发回 路将IGBT的G、E结电容所储存的电荷进行缓慢释放，使 IGBT软关断，避免由主电路的分布电感形成过大的Ldi/dt， 易使IGBT超出安全工作区而损坏。
R134 1000/10 Vdown
Vin+ R137 3301/10
• 直到AJ316 的5脚（复位信号输入脚）接受 一个外来（该信号常有CPU输出）低电平 的复位信号时，RS触发器状态复位， LDE1 等电路构成的脉冲信号传输通道，才又重
新开通。15脚在OC故障信号输出时为高电 平，也可配合外接电路进行故障报警，
一般电路中，15脚也被空置未用。
• OC故障信号、供电电源欠电压信号和脉冲 输入信号，决定着AJ316的输出状态。输出
• 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。当RS触发 器被触发后，将维持故障锁定状态，LED1 的传输通路被切断，驱动信号无输出。
的输出电流和电压。
• 过载短路保护
当幅值超过1V时，开关电源就停止工作
• 过压保护电路
输出过压保护电路的作用是：当输出电压超过设 计值时，把输出电压限定在一安全值的范围内。 当开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户 操作不当引起输出过压现象时，过压保护电路进 行保护以防止损坏后级用电设备。
当反馈电路出现故障，主输出5V升高时，其它辅
因为，UC2844的电压反馈输入端脚2接地，所以， 误差放大器的输入误差总是固定的，改变的是误 差放大器的增益。
• 反馈环路是影响开关电源稳定性的重要电 路。如反馈电阻电容错、漏、虚焊等，会 产生自激
• 振荡，故障现象为：波形异常，空、满载 振荡，输出电压不稳定等。
• 电路工作原理：
R73,C85,D10.D13.C78.R91,R146
• 2844芯片6脚输出为矩形波，DQ1的栅极受 控电压为矩形波，当其占空比越大,DQ1导 通时间越长，变压器所储存的能量也就越 多；
当DQ1截止时，变压器通过缓冲电路释放
能量，同时也达到了磁场复位的目的，为
变压器的下一次存储、传递能量做好了准
备。IC 根据输出电压和电流时刻调整着⑥
脚矩形波占空比的大小，从而稳定了整机
组成缓冲器，和MOS管连接，使开关管电压应力 减小， EMI减少，不会发生二次击穿，在开关管 DQ1 关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压 和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖 峰电压和电流。从 R92.R93 测得的电流峰值信号 参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作 周波的电流限制。 当芯片3脚上的电压达到 1V.UC2844 停止工作，开关管 DQ1 立即关断
• 一般整流桥(整流二级管)的选择:
对于380V的额定电源来说.一般选择二极管 的反向耐压值为1200V,二极管的正向电流 为变频器额定电流2倍以上.
整流桥的检测:
检测方法跟检测二极管的一样,只不是几个 二极管组合在一起的,分别测几个二级管的 特性.
三，充电电路
• 充电原理图如下：
电容
电容的特性：电压不能突变，即瞬间加在电容2 端的电压不能变化，开机前电容上的电压为0V， 所以在上电的瞬间电容对地视为短路，若不加冲 电电阻（限流电阻）在整流桥和电容之间，相当 于PN直接短路，瞬间整流桥将承受巨大的能量， 导致损坏。