驱动电��知识大全

分享到:
点击量: 95186

  驱动电路*概述

  驱动电路,主电路与控制电路之间的接口,用来对控制电路的信号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管),使电力电子器件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。通常,对器件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*基本任务

  驱动电路的基本任务:将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求,转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号

  ² 对半控型器件只需提供开通控制信号

  ² 对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号,以保证器件按要求可靠导通或关断。

  驱动电路*类型

  Ø 电流驱动型和电压驱动型

  Ø 具体形式可为分立元件的,但目前的趋势是采用专用集成驱动电路

  ² ² 双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集成电路

  ² ² 为达到参数最佳配合,首选所用器件生产厂家专门开发的集成驱动电路

  ² ² 驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分,可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型

  ² ² 直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰和寄生振荡,可得到较陡的脉冲前沿,因此目前应用较广,但其功耗大,效率较低

  ² ² 典型的直接耦合式GTO驱动电路

  驱动电路*优点

  1、 输入电压范围宽,适应AC85V~AC265V电压输入;

  2、 输出电流恒定,电流大小可由外围电路整定,且恒流精度高;

  3、 效率高,在纯阻性负载情况下,效率高达95%;

  4、 可驱动LED个数多,可将LED按实际需要串联、或串并联相结合的办法带动多个LED灯珠;

  5、 HA220XXPB系列恒流源体积小,仅为DIP10封装,可嵌入小体积灯具内;

  6、 外围电路简洁,因无电感,无变压器,稳定性好;

  7、 有使能端,可利用使能端做成多种智能灯具,实现多种功能

  驱动电路*缺点

  驱动电路输出能力的不足,由以下两方面的原因造成:

  A、电源供电能力不足,空载情况下,我们检测输出正、负电压,往往达到正常的幅度要求,即使带载(如接入IGBT后)情况下,虽然对Cge的瞬时的充电能力不足,但因充电时间太短,我们往往也测不出供电电压的低落,不带上电阻负载,这种隐蔽故障几乎不能被检测出来!电路电路的常见故障为滤波电容失容,如上图中DC41,因长期运行中电解电容内部的电解液干涸,其容量由几百微法减小为几十微法,甚至为几微法。另外,可能有整流管低效,如正向电阻变大等,也会造成电源输出能力不足;

  B、驱动IC内部输出电路不良或后置放大器DQ4、DQ10导通内阻变大等。如带载后检测电源电压无低落现象,检测T250输出电压偏低,则为T250不良,否则更换DQ4、DQ10等元件。DR40、DR45等阻值变大的现象比较少见。

  需要说明的是:正向激励电压的不足,只是表现出电机振动剧烈、输出电压偏相、频繁跳OC故障等现象,虽然有可能使电机绕组中产生直流成分出现过流状态,但对模块构不成一投入运行信号即爆裂的危害。而负向截止电压的丢失(负压供电回路的故障造成负栅偏压回路阻断),则表现出上电时正常,一按动启动按键,IGBT逆变模块便会发出 “啪”的一声马上爆裂的故障!

  驱动电路*隔离技术

  性能良好的驱动电路,可使电力电子器件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意义。同时,器件的驱动电路除完成驱动功能外,往往还完成故障保护和电气隔离。 所以,驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节,一般采用光隔离或磁隔离:

  ² 光隔离一般采用光耦合器,用于数十khz以下

  ² 磁隔离的元件通常是脉冲变压器,最高可达几MHZ。

  驱动电路采取隔离措施的原因:

  安规问题,驱动电路副边与主电路有耦合关系,而驱动原边是与控制电路连在一起, 主电路是一次电路,控制电流是ELV电路, 一次电路和ELV电路之间要做基本绝缘,实现绝缘要求一般就采取变压器光耦等隔离措施。

  驱动电路*GTR

  ² ² 开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态,使之不进入放大区和深饱和区

  ² ² 关断GTR时,施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗,关断后同样应在基射极之间施加一定幅值(6V左右)的负偏压

  ² ² GTR的一种驱动电路,包括电气隔离和晶体管放大电路两部分

  ø ø 二极管VD2和电位补偿二极管VD3构成贝克箝位电路,也即一种抗饱和电路,负载较轻时,如V5发射极电流全注入V,会使V过饱和。有了贝克箝位电路,当V过饱和使得集电极电位低于基极电位时,VD2会自动导通,使多余的驱动电流流入集电极,维持Ubc≈0。

  ø ø C2为加速开通过程的电容。开通时,R5被C2短路。可实现驱动电流的过冲,并增加前沿的陡度,加快开通

  驱动电路*优化驱动方法

  为了得到最佳的性能,高频应用场合需要一种不含有恒定的RC时间的驱动电路。一个专为JFET的,具有两个部分的直流耦合驱动电路已经生产出来。这个驱动电路的目的是为了,第一加上一个峰值电流来提供需要的动态电荷,从而可以快速开通器件;第二保持稳定的门极直流电压和电流,从而保证器件导通。正如上面章节介绍的那样,在开通过程中最好给门极一个过度驱动信号。这个具有两种状态的驱动电路在过度驱动过程和稳态导通时都可以实现精确控制。

  驱动电路*检测安装

  装机前最后一个检测内容:

  为最大可能地降低返修率,在对驱动电路进行三、四节的全面检测后,不要漏过对驱动电路的带负载能力这样一个检查环节。

  上图为DVP-1 22kW台达变频器的U相上臂的驱动电路。图中GU、EU为脉冲信号输出端子,外接IGBT的G、E极,检修驱动板时已与主电路脱离。虚线框内为外加测量电路。为电源/驱动板上电后,配合启动和停止操作,在m、n点串入直流250mA电流档,与15Ω3W的外加测量电阻构成回路,检测各路驱动电路的电流输出能力,测得启动状态,有五路输出电流值均在150mA左右,其中一路输出电流仅为40mA,装机运行后跳OC的故障原因正在于此,该路驱动电路的驱动能力大大不足!停机状态,测得各路负电压供电的电流输出能力均为50mA左右,负压供电能力正常。

  串接RC,起到限流作用,其取值的原则:选取电阻值及功率值与栅极电阻相等(上图中DR45的参数值),以使检测效果明显。

  对驱动电路做过功率输出能力的检测,可以确定驱动电路完全正常了。在驱动电路与主电路连接的试机过程中,请先以低压24V直流电源为逆变电路供电,测试驱动电路和逆变电路正常后,再恢复逆变回路的正常供电。如手头无低压直流电源,起码应在逆变供电回路串接两只45W灯泡或2A保险管,试机正常后,才接入逆变电路的原供电!

  上述对驱动电路的上电检测,是在脱开与主电路(IGBT)的连接后进行的,整机连接状态下,不得测量驱动电路的输入、输入侧,会因人体感应和表笔引入干扰信号,使IGBT受触发误码导通,造成模块的炸裂!

  驱动电路*故障处理

  测量驱动电路输出的六路驱动脉冲的电压幅度都符合要求,如用交流档测量正向激励脉冲电压的幅度约14V左右,负向截止电压的幅度约7.5V左右(不同的机型有所差异),对驱动电路经过以上检查,一般检修人员就认为可以装机了,此中忽略了一个极其重要的检查环节——对驱动电路电流(功率)输出能力的检查!很多我们认为已经正常修复的变频器,在运行中还会暴露出更隐蔽的故障现象,并由此导致了一定的返修率。

  变频器空载或轻载运行正常,但带上一定负载后,出现电机振动、输出电压偏相、频跳OC故障等。

  故障原因:

  A、驱动电路的供电电源电流(功率)输出能力不足;

  B、驱动IC或驱动IC后置放大器低效,输出内阻变大,使驱动脉冲的电压幅度或电流幅度不足;

  C、IGBT低效,导通内阻变大,导通管压降增大。

  C原因所导致的故障比例并不高,而且限于维修修部的条件所限,如无法为变频器提供额定负载试机。但A、B原因所带来的隐蔽性故障,我们可以采用为驱动增加负载的方法,使其暴露出来,并进而修复之,从面能使返修率降到最低。

  IGBT的正常开通既需要幅值足够的激励电路,如+12V以上,更需要足够的驱动电流,保障其可靠开通,或者说保障其导通在一定的低导通内阻下。上述A、B故障原因的实质,即由于驱动电路的功率输出能力不足,导致了IGBT虽能开通但不能处于良好的低导能内阻的开通状态下,从而表现出输出偏相、电机振动剧烈和频跳OC故障等。