驱动电路不良对逆变模块的危害

        A316J做为一款性能优良的逆变模块驱动IC，在众多变频器机种中得到应用。通过A316J反馈给CPU的OC信号，能提供对IGBT模块快速有效的保护。保护机理是这样的：在CPU的驱动脉冲给定期间（IGBT模块也应在导通期间），A316J通过14脚和16脚外围电路，与所驱动的IGBT管子的C、E极形成闭合环路，检测IGBT管子的管压降大于7V以上时，则A316J在封锁输出脉冲的同时，由6脚向CPU发出OC报警信号（低电平有效），使其实施保护停机动作。若需解除故障状态时，CPU将复位信号送至A316J的5脚（低电平有效），A316J便解除掉脉冲封锁，进入工作状态。         IGBT管子的导通内阻在正常电流范围内，其管压降一般在3V以内，当现异常过流时，管压降急剧上升，管子面临击穿损坏的边缘，此时必须实施速断保护，这一任务由A316J向CPU发送OC信号来完成。         在工作过程中有以下三种情况可导致A316J报OC信号： 1、负载异常导致运行电流过大（大于额定电流的3倍左右），使IGBT管子的管压降大于7V； 2、IGBT管子有开路性损坏； 3、驱动电路不良，造成IGBT管子的欠激励，此时输出电流虽偏小，但因管子处于微导通和随机关断状态下，因而其管压降大于动作阀值，也会送出OC信号。         在维修时，需判别A316J及脉冲回路的好坏时，（在并不明了IGBT管子的好坏的情况下，或IGBT管子尚未接入电路的情况下），可将A316J的14脚外接电阻与二极管串联电路与A316J的16脚短接，解除掉OC报警和脉冲封锁功能，利于检测A316J本身及脉冲输入、输出电路的好坏。         一例A316J驱动不良的故障：         接修一台小功率变频器，更换损坏IGBT模块，上电试机，当频率上升到20Hz及以上时，电机出现“咯噔”声，并伴随电机机体的抖动，运行中时有报OC停机现象的发生。检测输出电压，也有抖动现象。判断为IGBT模块内某一只管子导通不好或性能不良或某一路驱动电路不良。         1、当挑开W上臂驱动A316J的6脚后，空载运行中不再跳OC故障。查A316J的14脚外围元件，无异常，更换A316J后故障依旧；         2、单独更换W上臂IGBT管子试验，故障依旧；         3、故障还在A316J外围电路。拆下A316J供电电源的两只100uF/25V电容，检测容量只有几微法了。又顺便检查了其它驱动电源的电容，发现皆有失容或容量严重减小的现象。逆变模块的损坏原因正在于此。        驱动电源的电容失效后，使电源的带负载能力大为降低，表现为负载低速空载运行（小电流运行中）时，模块内IGBT管子尚维持较小的导通压降，电机还能“稳定运行”。当频率上升或带载运行时，由于驱动电源的电容失效，驱动能力下降使IGBT管子不能良好开通，形成较大的导通电阻，出现三相严重不平衡而导致电机跳动，并进而因管压降继续增大，使A316J检测电路输出OC信号而保护停机。如果说正的驱动电压的滤波电容失容，只会造成欠激励，跳OC信号而停机；那么负的截止电压的滤波电容的失容，则会带来危险的后果！截止负压的不足，易造成IGBT管子在开通后不能有效截止，出现某相上、下臂两只管子共通短路的可能，导致了逆变模块的炸裂损坏！        截止负压的丢失为IGBT模块损坏的第一杀手，上述原因当为第二杀手，直流回路储能电容的失容，是IGBT模块损坏的第三杀手。所以对逆变模块损坏的机器，不能忽略对驱动电源滤波电容的检查，尤其是使用年限超过三年以上的机器！（仅供参考） 接手了3台康沃CVF-G1型小功率机器，故障皆为开关电源无输出，无屏显。该机开关电源的IC为3844B，手头无此型号的IC，况不可能3台机器都是3844B损坏了吧？故先从其外围电路查起。 所有开关电源不外乎有以下几条支路：1、上电启动支路，往往由数只较大阻值的电阻串联而成，上电时将500V直流引至3844B供电脚，提供开关管的起振电压；2、正反馈和工作电源支路，由反馈绕组和整流滤波电路组成（有的机器由两绕组供电支路组成，有的兼用。）；3、稳压支路，一般由次级5V供电支路，取一基准电压，用光耦反馈到初级3844B的2脚，但该机型的电压反馈是取自初级。 电路起振的条件是：1、500V供电回路正常，500V直流经主绕组加至开关管漏极，开关管源极经小阻值电流采样电阻形成供电回路；2、上电启动支路正常，提供足够幅度的起振电压（电流）；3、正反馈和工作电源支路正常，提供满足幅度要求的正反馈电压（电流）和工作电源；4、负载侧无短路，负载侧短路无法使反馈电压建立起来足够的幅度，故电路不能起振。以上电路可称之为振荡回路。 为缩小故障，应采用将稳压支路开路，看电路能否起振。应施行降、调压供电并将易受过电压冲击损坏的电路供电切断，确保安全。若能起振，说明满足起振条件的4个支路大致正常，可进而排查稳压支路的故障元件。若仍不能起振，说明故障在振荡回路，可查找上述的四个支路。 依上述检查次序，甲、乙、丙机开关电源的故障都在振荡电路。检查甲机四个支路及3844B外围元件都无异常，试将一块3845B代换之，电源输出正常，修复；乙机，换用3845B后仍不能起振，4个支路元件都无异常，试将上电启动支路的300k电阻并联200k 电阻后，上电恢复正常；丙机也为3844B损坏，换新块后故障排除。 只有乙机的故障稍微有趣，试分析如下： 表面看起来，乙机查不出一个坏件，致使维修陷入困境。但减小启动支路的电阻值后，则能正常工作。乙机的“异常之处”到底在哪里呢？可能是元器件性能的微弱变化导致电器参数的的变动，如开关管放大能力的些微降低、或开关变压器因轻度受潮使Q值变化、或3844B输出内阻有所增大，或阻容元件有轻微变异，上述原因的查找与确认委实不易，或者是有一种，甚至有可能是数种原因参与其中。但上述多种原因只导致了一个后果：开关管不能被有效启动，电路不能起振！解决的办法是转变掉现有状态，往促成开关管起振的方面下力气，在起动支路并联电阻是最省力也是最有效的一个方法。 顺便说明一下，该机的启动支出路电阻为300k，再加上其它环节的电阻，实际加到开关管栅极的启动电流仅1mA多一点。虽然场效应管为电压控制器件，理论上不吸取电流，但能使其导通的结电容充电电流，恰恰是使其导通的硬指标。从此一角度来讲，场效应管仍为电流控制器件。当电路参数产生变动后，原启动支路的供给电流不足以使开关管导通乃至微导通，所以电路不能起振。将此启动电流值稍稍加大，电路便有可能起振。300k启动电阻有阻值偏大之嫌，我认为稍稍减小其阻值有利无弊。 因而高效率的修理方法不妨走以下的路子：检查开关管不坏，4个支路大致无异常，先在启动支路上并联电阻试验，无效后，再换用3844B，再无效，才下功夫细查电路。往往第一、二个步骤，故障就已经排除了。