A316J(HCPL-316J)驱动电路

1A316J（HCPL-316J）驱动电路的检修下图画出了阿尔法变频器U相上下臂IGBT的驱动电路，每相下臂IGBT的驱动电路其实是共用D51、E32直流电源的。驱动供电也由稳压电路分为+15V和-7.2V两路电源，以形成对IGBT供电的+15V激励电压回路和-7.2V的截止电压回路。驱动IC（A316J）的左侧引脚为输入侧电路，右侧引脚为输出侧电路。无论是脉冲信号还是OC故障信号，都由内部光耦合器电路相隔离。由PC929相比，因内部已有对OC信号的隔离，可省去外接光耦合器，并且脉冲信号、OC信号和故障复位信号可经控制端子CNN1直接与CPU脉冲输出引脚相连。在有的变频器电路中，仅是下三臂IGBT驱动电路采用A316J，上三管采用TLP250等。G1E1C1E1P++TC1D527.2V512R73Z31+15V-7.2V0V+47u50Vx35RST3Vcc11Vin+Vcc213Vc12DESAT14Ve/LED2+15Ve16Vee9Vee102Vin-6FAULT7LED1+8LED1-4GND1+5VC65C66R71C62C61R776Z35CNN1105Z34202NcD61C46R72202100100NcVOUT11R74R75203PUGUEUbcaG2E2C2E2++D517.2V512R103Z51+15V-7.2V0V+47u50Vx35RST3Vcc11Vin+Vcc213Vc12DESAT14Ve/LED2+15Ve16Vee9Vee102Vin-6FAULT7LED1+8LED1-4GND1+5VC105C106R111C102C101R1176Z55CNN1185Z54202NcD81C104R113202100100NcVOUT11R124R125203UXGNNefU31A316JU41A316JN逆变模块IGBT1IGBT2D51E32图-1阿尔法变频器驱动电路一、电路工作原理简述（以U上臂IGBT驱动电路为例）：U31(A316J)的输入侧的供电为+5V，由CPU主板来的正向脉冲信号输入到3脚，经2脚到地形成输入信号通路；U31本身可能产生的OC信号由5脚经CNN1排线端子返回CPU，从CPU来的复位控制信号也由CNN1端子输入到U31的6脚。整个驱动电路中的六块驱动IC，2其OC信号和复位信号端是并联的，即检测到任一臂IGBT有过流故障时，都将OC故障信号以或输入方式，输入到CPU；而从CPU来的故障复位信号，也同时加到六片A316的6脚，将整个驱动电路一同复位。驱动脉冲从A316J的11脚输出，经R74、R75栅极电阻引入到模块内部IGBT的G极。R77为栅极旁路电阻，Z34、Z35为栅、射极正负偏压嵌位稳压管，保护IGBT的输入回路的安全。A316J的14脚外电路与16脚引线并接于IGBT的C、E极，构成IGBT管压降检测电路，电路仅由R72、D61、C46三只元件构成，C48吸收瞬态干扰，避免误保护动作出现。在11脚输出高电平驱动电压期间，IGBT1的导通，使D61正偏导通，将b点电位嵌制于OV驱动供电电位上。U31的14脚输入一个“IGBT良好开通”的低电平信号，驱动脉冲被正常传输；因过流或IGBT低效或损坏时，b、c两点间电压异常升高，D61反偏截止失去低电平嵌位作用，14脚为高电平状态，U31内部IGBT保护电路起控，将脉冲信号传输通道锁定，同时令5脚输出一个低电平的OC信号，通知CPU。直到6脚输入一个CPU来的低电平复位信号后，U31的故障锁定状态才被解除。二、检修步骤和方法：根据驱动电路相关的故障特征，可以有的放矢地进行检查和修复了。1、小功率变频器，逆变输出电路采用集成型（一体化）模块，引脚较多，而且直接焊接于电源/驱动板上。在对驱动电路上电进行电压检测前，必须先行切断逆变模块的供电，待驱动电路检修完毕后，再将逆变模块的供电恢复！用壁纸刀或钢锯条将上图a点切开一个2mm以上的缺口，印刷线路板多为双面的，应将线路板两面的铜箔条各切开一个口子。切完后，测量一下从P供电线到逆变模块的P供电引入端子，呈现较大电阻后，再行上电。切忌在只切断一面的铜箔而另一面铜箔仍旧相连的状态下上电，避免测量不慎或驱动电路存在故障而造成IGBT的损坏！2、电路静态测量（操作控制在停机状态）：输入侧电路（A316J的4脚为OV电位点）：3、4脚之间有+5V的供电引入；1脚信号输入端为接近0V的低电平。5、6脚为接近+5V的高电平。说明A316J输入端静态工作点基本正常。A、若测得1脚有1V（比如+5V）以上的高电平信号输入，检查CNN1端子10到CPU脉冲3输出脚的脉冲信号传输通道，排除其故障；B、若测得OC信号输出脚6脚，为1V以下低电平，加热焊点，用细钢针挑开A316J的6脚与线路板的连接，原测量点电压上升为+5V，说明6脚内部DMOS管子短路，更换A316J。测量点仍为低电平，检查A316J的6脚至CPU引脚的相关电路，直到6脚电压值恢复+5V的正常值为止；C、若测得RST信号输入脚5脚为1V以下低电平，加热焊点，用针挑开5脚与线路板的连接，原测量点电压上升为+5V，说明A316的5脚内部电路损坏，更换A316J；仍为低电平，检查CPU主板电路。输出侧电路（以16脚为O电位点）：A、先检查+15V、-7.2V的驱动供电电源是否正常。若无负压，检查稳压电路并排除；测得输出电压偏低，A316有异常温升，脱开栅极电阻R74，供电电压正常，为模块内部IGBT的G、E结漏电损坏，更换模块；供电电压仍低，挑开A316的12/13脚，供电电压恢复为正常值，更换A316J；B、测量UG、UE端子电压应为-7V左右。测得负压仅为3V以下，测得栅极电阻上有电压降，说明模块内部IGBT的G、E结漏电损坏，更换逆变模块；测得栅极电阻上电压降为OV，更换A316J；C、检查R74、R75、Z34、Z35、R77等IGBT栅控回路元件，确保其正常。3、电路的动态检测：A、从三相供电电路中找到b、c、e、f点，并将b、c点和e、f点分别短接，以屏蔽驱动IC中IGBT保护电路OC故障报警功能，令CPU输出六路脉冲信号；B、配合操作显示面板的启/停操作，可测出正常状态下的驱动电路的输入、输出电压值（数字表测得），见表4-5：在线启/停状态下对A316J输入/输出信号电压的测量值输入信号电压A316J的2、3脚之间直流电压档/停止直流电压档/启动交流电压档/停止交流电压档/启动约0V0.4V左右0V约0.7V输出信号电压UG、UE端子电压-7V约+4V0V约14V注：各机型所测驱动脉冲的输出信号电压应相差不大，但输入电压值因各种因素的不同，可能有较大4差异，但以动、静态电压值的显著变化来判断故障所在就行了。显然，用交流电压档，测量数值变化更为显著。a、检测A316J的1、2脚之间输入信号无变化，检查CPU至A316J的输入信号通路，并将故障排除；b、若检测输入信号正常，检测UG、UE端子电压，正常时交流电压值约为14V左右；检测输出电压偏低，同时测量+15V供电电压低落，为电源带负载能力不足，排除电源故障；检查电源无故障，可能为A316J内部输出管低效，导通内阻变大，更换AJ316。4、检查六路驱动脉冲电压幅度都正常了，先别忙着装机，在下一节专门讨论装机过程中必须注意的问题。注意！对A316J的在线电压信号测量，必须是是断开逆变模块550V供电的前提下进行。模块正常供电情况下，严禁测量驱动IC的各脚供电，易造成模块炸裂！旷野之雪2010-4-24