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MCLMK模块线路板模块说明及图示浙江求是科教设备有限公司浙江求是技术部2013.5.24MCLMK电力电子模块介绍浙江求是科教设备有限公司1-1MCLMK-220同步信号电路1-2MCLMK-221单相电能检测电路1-3MCLMK-222三相电能检测电路1-4MCLMK-223脉冲触发电路1-5MCLMK-224脉冲输出电路1-6MCLMK-225功率桥功率输出电路1-7MCLMK-226-1二极管整流电路1-8MCLMK-226-2二极管整流保护电路1-9MCLMK-227MOSFETorIGBT功率桥电路1-10MCLMK-228晶闸管整流电路MCLMK电力电子模块介绍浙江求是科教设备有限公司1-11MCLMK-229IPM模块电路1-12MCLMK-230交流电压检测电路1-13MCLMK-231交流电流检测电路1-14MCLMK-232直流电压、电流检测电路MCLMK-220同步信号电路变压器原边同步变压器同步电压信号同步电压方波信号±DC12V供电电压比较光耦隔离浙江求是科教设备有限公司MCLMK-220原理图浙江求是科教设备有限公司MCLMK-220同步信号电路同步信号电路采用兵字同步变压器，T0.5-06，其次级空载电压为39.3V，满载电压为24V，变压器次级采用Y型接法浙江求是科教设备有限公司MCLMK-220同步信号电路同步信号±12V供电上拉电阻同步信号输入采用电阻分压后进入电压比较器LM311，输出需上拉，输出方波信号通过光耦TLP521进行强弱电隔离，后通过PMOD口将信号接入核心板。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-220接口引脚一一对应DCP-200JBMCLMK-220P1浙江求是科教设备有限公司MCLMK-221单相电能检测被检测电压、电流信号互感器单相电能计量芯片ADE7753数字信号至核心板DC12V电源浙江求是科教设备有限公司MCLMK-221原理图浙江求是科教设备有限公司MCLMK-221单相电能检测被检测电压、电流信号分别通过电压、电流互感器，转换成电能芯片可检测信号，芯片输入端有正反向二极管进行输入限幅保护互感器限幅保护浙江求是科教设备有限公司MCLMK-221单相电能检测这里我们采用的是单相电能计量芯片ADE7753，左图是其典型接法，它有以下几个特点：特点：1：高精度2：有供电能计量误差小于0.1%3：SPI通讯方式4：5V单电源，低功耗（25mW）该芯片内部有很多寄存器，详见PDF，我们只需通过对其寄存器读写即可。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-221接口引脚一一对应DCP-200JBMCLMK-221P1浙江求是科教设备有限公司MCLMK-222三相电能检测电路被检测电压、电流信号互感器DC12V电源三相电能计量芯片ADE7758数字信号至开发板浙江求是科教设备有限公司MXLMK-222原理图浙江求是科教设备有限公司MXLMK-222三相电能检测电路互感器限幅保护被检测电压、电流信号分别通过电压、电流互感器，转换成电能芯片可检测信号，芯片输入端有正反向二极管进行输入限幅保护其整体结构功能与单相电能检测电路的检测部分一直浙江求是科教设备有限公司MXLMK-222三相电能检测电路这里我们采用的是单相电能计量芯片ADE7753，左图是其典型接法，它有以下几个特点：特点：1：高精度2：有供电能计量误差小于0.1%3：SPI通讯方式4：5V单电源，低功耗（70mW）该芯片内部有很多寄存器，详见PDF，我们只需通过对其寄存器读写即可。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-222接口引脚一一对应DCP-200JBMCLMK-222P1浙江求是科教设备有限公司MCLMK-223脉冲触发电路TC787同步信号输入端TCA785同步信号输入端移相控制电压输入端TC787和TCA785选择控制端±DC12V电源TC7876路脉冲输出TCA7872路脉冲输出TC787TCA785浙江求是科教设备有限公司MCLMK-223原理图浙江求是科教设备有限公司MCLMK-223脉冲触发电路同步信号输入滤波电容隔直电容直流偏置移相控制电压输入端输出脉冲TC787单电源工作时的典型接线图。输入前级需电平匹配网络。图中电容C1，C7,C10为隔直耦合电容，而C2，C8，C,10为滤波电容，它与R2，R,8，R14构成滤去同步电压中毛刺的环节。另一方面，随RP1～RP3三个电位器的不同调节，可实现0～60°的移相。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-223脉冲触发电路在芯片内部集成有三个过零和极性检测单元、三个锯齿波形成单元、三个比较器、一个脉冲发生器、一个抗干扰锁定电路、一个脉冲形成电路、一个脉冲分配及驱动电路。它们的工作原理可简述为：经滤波后的三相同步电压通过过零和极性检测单元检测出零点和极性后，作为内部三个恒流源的控制信号。三个恒流源输出的恒值电流给三个等值电容Ca、Cb、Cc恒流充电，形成良好的等斜率锯齿波。锯齿波形成单元输出的锯齿波与移相控制电压Vr比较后取得交相点，该交相点经集成电路内部的抗干扰锁定电路锁定，保证交相唯一而稳定，使交相点以后的锯齿波或移相电压的波动不影响输出浙江求是科教设备有限公司MCLMK-223脉冲触发电路TCA785通过一个高阻抗的电阻从线路电压引入一个同步信号。在通过一个零电压检测器后，传送到同步寄存器。这个同步寄存器能控制锯齿波的产生，他的电容C20通过一个固定的电流（由R13和RP2确定）充电。如果锯齿波电压超过了移相控制电压（触发角度φ），信号就作为逻辑信号处理。根据移相控制电压的大小，触发角度φ可以在0~180的相位之间移动。移相控制电压输入端同步电压输入端浙江求是科教设备有限公司MCLMK-223脉冲触发电路外接移相电压控制端移相电压控制端通过拨码开关来选择控制对象为TC787还是TCA785。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-224脉冲输出电路6路脉冲输入开发板脉冲输入DC12V电源脉冲变压器脉冲输出端浙江求是科教设备有限公司MCLMK-224原理图浙江求是科教设备有限公司MCLMK-224脉冲输出电路该模块可将MCLMK-23模块产生的脉冲信号经过三极管放大后，通过脉冲变压器，增大其驱动能力，用以驱动晶闸管。也可通过PMOD口将核心板产生的脉冲信号来驱动晶闸管。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-225功率桥功率输出电路数字信号输入TLP250光耦隔离DC12V电源DC/DC模块12V转15V三相全桥驱动信号IR2130数字信号输入浙江求是科教设备有限公司MCLMK-225原理图浙江求是科教设备有限公司MCLMK-225接口引脚一一对应DCP-200MCLMK-225浙江求是科教设备有限公司MCLMK-225功率桥功率输出电路电源部分：12V电源通过DC/DC模块将电源升至15V，同时起到强弱电隔离的效果。隔离部分：开发板输出信号通过TLP250快速光耦进行隔离，其输入、输出逻辑相同。保护部分：FAU为故障信号，低电平有效，当发生故障时，CS变为低电平。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-225功率桥功率输出电路上图是IR2130的典型应用，因IR2130内部三路驱动高压侧功率MOS功率器件是通过自举技术来获得的，所以连接到固定电源的反向二极管耐压值必须大于主电路母线电压峰值，且为了防止自举电容两端放电，二极管应选高频快恢复二极管。为防止自举电容放电造成其两端电压低于欠电压保护的门槛电压值，电容的取值应充分大。我们这里选用10uF。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-225功率桥功率输出电路1：极驱动电压范围从10到20V2：所有通道欠压锁定3：过电流关闭所有六路驱动4：独立半桥驱动器5：所有通道匹配传播延迟浙江求是科教设备有限公司MCLMK-226-1二极管整流电路该模块放置6个二极管，可通过连线进行单、三相全桥不可控整流浙江求是科教设备有限公司MCLMK-26-2二极管整流保护电路直流电压输入端保险丝继电器继电器控制端DC15V输出DC12V输入DC/DC模块直流电压输出端母线电压、电流检测端浙江求是科教设备有限公司MCLMK-226-2原理图浙江求是科教设备有限公司该模块刚启动时，为防止C1电容充电电流过大，在主回路上串联一个限流电阻，当电压加到50~60V时，继电器K1吸合，限流电阻短接，当电压加至120V左右时，继电器K2吸合，K2的主要作用为当线路故障时，电流增大会拉低母线电压，从而切断K2保护后面负载。输入输出浙江求是科教设备有限公司MCLMK-26-2二极管整流保护电路该电路为一个电压比较器，其为正反馈，具有迟滞特性，可防止母线电压波动时，造成继电器的误动作。当运放2脚电压低于3脚电压时，运放1脚输出高电平，继电器不动作，当2脚电压高于3脚电压时，运放1脚输出低电平，继电器动作，因为1脚从高电平转为低电平，会造成3脚电压降低，从而使继电器断开时2脚电压要比吸合的电压低。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-27MOSFETorIGBT功率桥电路直流电压输入端MOS管驱动信号U、V、W三相输出浙江求是科教设备有限公司MCLMK-227原理图N沟道MOS管特点：1：开关速度块，一般为10ns~100ns2：温度稳定性好3：输入阻抗大、驱动功率小4：导通电阻大，通态压降大浙江求是科教设备有限公司MCLMK-228晶闸管整流电路晶闸管40TPS12RC吸收浙江求是科教设备有限公司MCLMK-28原理图该模块放置6个晶闸管，可通过连线进行单、三相全桥可控整流。RC可用于吸收尖峰。40TPS12晶闸管特点：1：具有单向导电性和可控开关特性2：从阻断状态转为导通需同时满足正向阳极电压和符合要求的正向门极电压3：晶闸管导通后门极失去控制4：欲使导通的晶闸管关断，需加一定时间反向电压浙江求是科教设备有限公司MCLMK-229IPM模块电路数字信号输入数字信号输入TLP250光耦隔离DC15V输入端直流电压输入端U、V、W三相输出IPM模块PS21564-P浙江求是科教设备有限公司MCLMK-229IPM模块电路浙江求是科教设备有限公司MCLMK-229接口引脚一一对应DCP-200MCLMK-229浙江求是科教设备有限公司MCLMK-229IPM模块隔离部分：开发板输出信号通过TLP250快速光耦进行隔离，其输入、输出逻辑相同。保护部分：FO1为故障信号，低电平有效，当发生故障时，FO变为低电平。该模块具有欠压、过流、过热保护。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-229IPM模块电路如图为IPM模块PS21564-P的典型应用。如红色框中选用快恢复二极管和足够大电容这与MCLMk-225中IR2130的典型应用相似。浙江求是科教设备有限公司MCLMK-229IPM模块电路1：对于上桥臂IGBTŞ：驱动电路，高电压隔离的高速电平移位，控制电源欠压保护（UV）。2：对于下桥臂IGBT：驱动电路，控制电源欠压保护，短路保护（SC）。3：故障信号：对应到SC故障或UV故障。4：输入接口：CMOS/TTL兼容浙江求是科教设备有限公司MCLMK-230交流电压检测电路交流电压输入电压传感器2mA/2mA隔离前DC12V隔离后DC12V电压前级变换线性光耦HCNR200模拟量输出浙江求是科教设备有限公司MCLMK230原理图浙江求是科教设备有限公司MCLMK-230交流电压检测电路交流电压输入，通过限流电阻然后通过电压互感器，在互感器次级得到的一个模拟量电压。量程为0~400V得到的模拟量电压，通过偏置电压偏置和运放放大得到可变换电压（0~5V）浙江求是科教设备有限公司MCLMK-230交流电压检测电路可变换电压通过线性光耦HCNR200变换后得到可测量的模拟量。左图为该线性光耦的典型应用（0~5V）HCNR200特点：1：低非线性0.01%2：低增益温度系数：-65PPM/°C3：宽频带达到1MHZ浙江求是科教设备有限公司MCLMK-231交流电流检测电路交流电流输入电流传感器5A/5mA隔离前DC12V隔离后DC12V电压前级变换线性光耦HCNR模拟量输