驅動電路知識大全

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  驅動電路*概述

  驅動電路,主電路與控制電路之間的接口,用來對控制電路的信號進行放大的中間電路(即放大控制電路的信號使其能夠驅動功率晶體管),使電力電子器件工作在較理想的開關狀態,縮短開關時間,減小開關損耗,對裝置的運行效率、可靠性和安全性都有重要的意義。通常,對器件或整個裝置的一些保護措施也往往設在驅動電路中,或通過驅動電路實現

  驅動電路*基本任務

  驅動電路的基本任務:將信息電子電路傳來的信號按控制目標的要求,轉換為加在電力電子器件控制端和公共端之間,可以使其開通或關斷的信號

  ² 對半控型器件只需提供開通控制信號

  ² 對全控型器件則既要提供開通控制信號,又要提供關斷控制信號,以保證器件按要求可靠導通或關斷。

  驅動電路*類型

  Ø 電流驅動型和電壓驅動型

  Ø 具體形式可為分立元件的,但目前的趨勢是采用專用集成驅動電路

  ² ² 雙列直插式集成電路及將光耦隔離電路也集成在內的混合集成電路

  ² ² 為達到參數*佳配合,**所用器件生產廠家專門開發的集成驅動電路

  ² ² 驅動電路通常包括開通驅動電路、關斷驅動電路和門極反偏電路三部分,可分為脈沖變壓器耦合式和直接耦合式兩種類型

  ² ² 直接耦合式驅動電路可避免電路內部的相互干擾和寄生振蕩,可得到較陡的脈沖前沿,因此目前應用較廣,但其功耗大,效率較低

  ² ² 典型的直接耦合式GTO驅動電路

  驅動電路*優點

  1、 輸入電壓范圍寬,適應AC85V~AC265V電壓輸入;

  2、 輸出電流恒定,電流大小可由外圍電路整定,且恒流精度高;

  3、 效率高,在純阻性負載情況下,效率高達95%;

  4、 可驅動LED個數多,可將LED按實際需要串聯、或串并聯相結合的辦法帶動多個LED燈珠;

  5、 HA220XXPB系列恒流源體積小,僅為DIP10封裝,可嵌入小體積燈具內;

  6、 外圍電路簡潔,因無電感,無變壓器,穩定性好;

  7、 有使能端,可利用使能端做成多種智能燈具,實現多種功能

  驅動電路*缺點

  驅動電路輸出能力的不足,由以下兩方面的原因造成:

  A、電源供電能力不足,空載情況下,我們檢測輸出正、負電壓,往往達到正常的幅度要求,即使帶載(如接入IGBT后)情況下,雖然對Cge的瞬時的充電能力不足,但因充電時間太短,我們往往也測不出供電電壓的低落,不帶上電阻負載,這種隱蔽故障幾乎不能被檢測出來!電路電路的常見故障為濾波電容失容,如上圖中DC41,因長期運行中電解電容內部的電解液干涸,其容量由幾百微法減小為幾十微法,甚至為幾微法。另外,可能有整流管低效,如正向電阻變大等,也會造成電源輸出能力不足;

  B、驅動IC內部輸出電路**或后置放大器DQ4、DQ10導通內阻變大等。如帶載后檢測電源電壓無低落現象,檢測T250輸出電壓偏低,則為T250**,否則更換DQ4、DQ10等元件。DR40、DR45等阻值變大的現象比較少見。

  需要說明的是:正向激勵電壓的不足,只是表現出電機振動劇烈、輸出電壓偏相、頻繁跳OC故障等現象,雖然有可能使電機繞組中產生直流成分出現過流狀態,但對模塊構不成一投入運行信號即爆裂的危害。而負向截止電壓的丟失(負壓供電回路的故障造成負柵偏壓回路阻斷),則表現出上電時正常,一按動啟動按鍵,IGBT逆變模塊便會發出 “啪”的一聲馬上爆裂的故障!

  驅動電路*隔離技術

  性能良好的驅動電路,可使電力電子器件工作在較理想的開關狀態。縮短開關時間,減小開關損耗,對裝置的運行效率,可靠性和安全性都有重要意義。同時,器件的驅動電路除完成驅動功能外,往往還完成故障保護和電氣隔離。 所以,驅動電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環節,一般采用光隔離或磁隔離:

  ² 光隔離一般采用光耦合器,用于數十khz以下

  ² 磁隔離的元件通常是脈沖變壓器,*高可達幾MHZ。

  驅動電路采取隔離措施的原因:

  安規問題,驅動電路副邊與主電路有耦合關系,而驅動原邊是與控制電路連在一起, 主電路是一次電路,控制電流是ELV電路, 一次電路和ELV電路之間要做基本絕緣,實現絕緣要求一般就采取變壓器光耦等隔離措施。

  驅動電路*GTR

  ² ² 開通驅動電流應使GTR處于準飽和導通狀態,使之不進入放大區和深飽和區

  ² ² 關斷GTR時,施加一定的負基極電流有利于減小關斷時間和關斷損耗,關斷后同樣應在基射極之間施加一定幅值(6V左右)的負偏壓

  ² ² GTR的一種驅動電路,包括電氣隔離和晶體管放大電路兩部分

  ø ø 二極管VD2和電位補償二極管VD3構成貝克箝位電路,也即一種抗飽和電路,負載較輕時,如V5發射極電流全注入V,會使V過飽和。有了貝克箝位電路,當V過飽和使得集電極電位低于基極電位時,VD2會自動導通,使多余的驅動電流流入集電極,維持Ubc≈0。

  ø ø C2為加速開通過程的電容。開通時,R5被C2短路。可實現驅動電流的過沖,并增加前沿的陡度,加快開通

  驅動電路*優化驅動方法

  為了得到*佳的性能,高頻應用場合需要一種不含有恒定的RC時間的驅動電路。一個專為JFET的,具有兩個部分的直流耦合驅動電路已經生產出來。這個驅動電路的目的是為了,**加上一個峰值電流來提供需要的動態電荷,從而可以快速開通器件;第二保持穩定的門極直流電壓和電流,從而保證器件導通。正如上面章節介紹的那樣,在開通過程中*好給門極一個過度驅動信號。這個具有兩種狀態的驅動電路在過度驅動過程和穩態導通時都可以實現精確控制。

  驅動電路*檢測安裝

  裝機前*后一個檢測內容:

  為*大可能地降低返修率,在對驅動電路進行三、四節的全面檢測后,不要漏過對驅動電路的帶負載能力這樣一個檢查環節。

  上圖為DVP-1 22kW臺達變頻器的U相上臂的驅動電路。圖中GU、EU為脈沖信號輸出端子,外接IGBT的G、E極,檢修驅動板時已與主電路脫離。虛線框內為外加測量電路。為電源/驅動板上電后,配合啟動和停止操作,在m、n點串入直流250mA電流檔,與15Ω3W的外加測量電阻構成回路,檢測各路驅動電路的電流輸出能力,測得啟動狀態,有五路輸出電流值均在150mA左右,其中一路輸出電流僅為40mA,裝機運行后跳OC的故障原因正在于此,該路驅動電路的驅動能力大大不足!停機狀態,測得各路負電壓供電的電流輸出能力均為50mA左右,負壓供電能力正常。

  串接RC,起到限流作用,其取值的原則:選取電阻值及功率值與柵極電阻相等(上圖中DR45的參數值),以使檢測效果明顯。

  對驅動電路做過功率輸出能力的檢測,可以確定驅動電路完全正常了。在驅動電路與主電路連接的試機過程中,請先以低壓24V直流電源為逆變電路供電,測試驅動電路和逆變電路正常后,再恢復逆變回路的正常供電。如手頭無低壓直流電源,起碼應在逆變供電回路串接兩只45W燈泡或2A保險管,試機正常后,才接入逆變電路的原供電!

  上述對驅動電路的上電檢測,是在脫開與主電路(IGBT)的連接后進行的,整機連接狀態下,不得測量驅動電路的輸入、輸入側,會因人體感應和表筆引入干擾信號,使IGBT受觸發誤碼導通,造成模塊的炸裂!

  驅動電路*故障處理

  測量驅動電路輸出的六路驅動脈沖的電壓幅度都符合要求,如用交流檔測量正向激勵脈沖電壓的幅度約14V左右,負向截止電壓的幅度約7.5V左右(不同的機型有所差異),對驅動電路經過以上檢查,一般檢修人員就認為可以裝機了,此中忽略了一個極其重要的檢查環節——對驅動電路電流(功率)輸出能力的檢查!很多我們認為已經正常修復的變頻器,在運行中還會暴露出更隱蔽的故障現象,并由此導致了一定的返修率。

  變頻器空載或輕載運行正常,但帶上一定負載后,出現電機振動、輸出電壓偏相、頻跳OC故障等。

  故障原因:

  A、驅動電路的供電電源電流(功率)輸出能力不足;

  B、驅動IC或驅動IC后置放大器低效,輸出內阻變大,使驅動脈沖的電壓幅度或電流幅度不足;

  C、IGBT低效,導通內阻變大,導通管壓降增大。

  C原因所導致的故障比例并不高,而且限于維修修部的條件所限,如無法為變頻器提供額定負載試機。但A、B原因所帶來的隱蔽性故障,我們可以采用為驅動增加負載的方法,使其暴露出來,并進而修復之,從面能使返修率降到*低。

  IGBT的正常開通既需要幅值足夠的激勵電路,如+12V以上,更需要足夠的驅動電流,保障其可靠開通,或者說保障其導通在一定的低導通內阻下。上述A、B故障原因的實質,即由于驅動電路的功率輸出能力不足,導致了IGBT雖能開通但不能處于良好的低導能內阻的開通狀態下,從而表現出輸出偏相、電機振動劇烈和頻跳OC故障等。

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