变频器驱动电路详解

驱动电路（Drive Circuit），位于主电路和控制电路之间，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），称为驱动电路。

驱动电路

 

控制电路输出的6路脉冲信号进入驱动电路（红色标记处），经过光耦的隔离和功率放大后，驱动IGBT，从而达到我们的控制开关效果，将直流逆变成我们们需要的三相交流电压

常见的三种变频器驱动电路分析

（1） HCPL- 316J芯片介绍。HCPL - 316J是一种光电耦合驱动器，它与A316J功能完全相同，可以互换。HCPL - 316J内部结构及引脚功能如图5-18所示。

 

图5-18 HCPL - 316J内部结构及引脚功能

HCPL - 316J的输出电流可达2A，可直接驱动IGBT，它内部电路由光电耦合器分成输入电路和输出电路两部分，它采用输入阻抗很高的数字电路作信号输入端，无需较大的输入信号电流；HCPL - 316J内部具有欠压封锁和IGBT保护电路，当芯片输出电路的供电电压低于12V时，欠压保护电路动作，12、11脚之间的内部三极管截止，11脚停止从11脚输出幅度不足的驱动信号，另外，当IGBT出现过流时，芯片外围的过流检测电路使14脚电压升高，内部保护电路动作，一方面让MOS管导通，停止从11脚输出驱动信号外，另一方面输出一路信号经放大和光电耦合器后送到故障检测电路（FAULT），该电路除了封锁输入电路外，还会从6脚输出一个低电平去CPU或相关电路，告之IGBT出现过流故障，要解除输入封锁，须给5脚输入一个低电平复位信号。

HCPL - 316J关键引脚的输入输出关系见表

表5-3 HCPL - 316J关键引脚的输入输出关系

 

注X：高电平或低电平；H：高电平；L：低电平；I：输入；O：输出。

（2）由HCPL - 316J构成的驱动电路分析。图5-19是由HCPL - 316J构成的U相驱动电路，用来驱动U相上、下臂IGBT，该电路还具有IGBT过流检测保护功能。

 

图5-19 由HCPL - 316J构成的U相驱动电路

1）驱动电路工作原理。开关变压器TC1二次绕组上的感应电动势经整流二极管VD52对电容充得22. 2V电压，该电压由R73、VS31分成15V和7.2V，以R73、VS31连接点为0V，则R73上端电压为+15V，VS31下端电压为-7. 2V，+15V送到U31 （A316J）的13、12脚作为输出电路的电源和正电压，-7.2V电压送到U31的9、10脚作为输出电路的负压。在变频器正常工作时，CPU会送U+相脉冲到U31的1脚，当脉冲高电平送入时，U31的12、11脚内部的达林顿管（复合三极管）导通，+15V电压→U31的12脚→U31内部三极管→U31的11脚→R75→上桥臂IGBT的G极，IGBT的E极接VS31的负极，E极电压为0V，故上桥臂IGBT因UGE电压为正电压而导通；当U+脉冲低电平送入U31的1脚时，U31的11、9脚内部的MOS管导通，-7.2V电压→U31的9脚→内部MOS管→U31的11脚→R75→上桥臂IGBT的G极，IGBT的E极接VS31的负极，E极电压为0V，故上桥臂的IGBT因UGE电压为负电压而截止。

下桥臂驱动电路工作原理与上桥臂相同，这里不再叙述。

2）保护电路。R72、C46、VD61及U31 （A316J）内部的IGBT过流检测及保护电路等构成上桥臂IGBT过流保护电路。

在上桥臂IGBT正常导通时，C、E极之间的导通压降一般在3V以下，VD61负极电压低，U31的14脚电压被拉低，U31内部的IGBT检测保护电路不工作。如果IGBT的C、E极之间出现过流，C、E极之间导通压降会升高，VD61负极电压升高，U31的14脚电压被抬高，若过流使IGBT导通压降达到7V以上，U31的14脚电压被抬高很多，U31内部IGBT检测保护电路动作，它一方面控制U31停止从11脚输出驱动信号，另一方面让U31从6脚输出低电平去CPU，告之IGBT出现过流，同时切断U31内部输入电路。过流现象排除后，给U31的5脚输入一个低电平信号，对内部电路进行复位，U31重新开始工作。

R77用于释放IGBT栅电容上的电荷，提高IGBT通断转换速度，VS34、VS35用于抑制窜入IGBT栅极的大幅度干扰信号。