温度检测电路设计技巧

逆变电路的IGBT和整流电路的整流二极管都在高电压大电流下工作,电流在通过这些元器件时有一定的损耗而使元器件发热,因此通常需要将这些元器件安装在散热片上,由于散热片的散热功能有限,有些中、大功率变频器还会使用散热风扇对散热片进一步散热。如果电路出现严重的过电流或散热不良(如散热风扇损坏),元器件温度可能会上升很高而烧坏,为此变频器常设置温度检测电路来检测温度,当温度过高时,CPU则会控制停机保护。

对于一些小功率机型，如果采用模块化的逆变电路和整流电路，在模块中通常已含有温度检测电路；对于中、大功率的机型，一般采用独立的温度检测电路，并且将温度传感器安装在逆变电路和整流电路附近，如安装在这些电路的散热片上。

1.不带风扇控制的温度检测电路及检修

有些变频器通电后就给散热风扇供电,让风扇一直运转,温度检测电路不对散热风扇作出控制。常见的不带风扇控制的温度检测电路如图10-10所示。

图10-10 不带风扇控制的温度检测电路

图10-10a采用热敏电阻作为温度传感器,当逆变电路或整流电路温度上升时,该电阻阻值会发生变化,送到后级电路的电压也会变化,当温度上升到一定值时,后级电路会将经R₂送来的电压处理成一个电平信号送给CPU,CPU会作出OH(过热)报警并停机保护。

图10-10b采用温控继电器作为温度传感器,在常温下该继电器触头处于闭合状态,当温度上升超过75℃时,触头断开,光耦合器PC817截止,电路会送一个高电平信号给CPU,CPU会作出OH(过热)报警并停机保护。

该电路常见故障为变频器报OH(过热)。以图10-10b所示电路为例,变频器报OH故障原因如下:

1)温度继电器触头开路。

2)光耦合器PC817开路。

3)R₃₄开路,C₃₄短路。

2.带风扇控制的温度检测电路及检修(www.xing528.com)

带风扇控制的温度检测电路可在温度低时让风扇停转,在温度高时运转,温度越高让风扇转速越快,当温度过高时由让CPU发出OH(过热)报警,并停机保护。图10-11所示是一种典型的带风扇控制的温度检测电路。

图10-11 一种典型的带风扇控制的温度检测电路

图10-11采用一只负温度系数热敏电阻(阻值变化与温度变化相反,温度上升阻值减小)作为温度传感器。在变频器刚开始运行时,热敏电阻RH温度低阻值大,U3A的5脚为负压,7脚输出也为负压,U3B的2脚输入为负压,1脚输出为正压,二极管VD₄₆截止,晶体管VT₂₁截止,散热风扇无电流通过不工作。变频器工作一段时间后,RH温度升高阻值减小,U3A的5脚为正压,7脚输出也为正压,U3B的2脚输入为正压,1脚输出为负压,二极管VD₄₆导通,晶体管VT₂₁导通,散热风扇有电流流过而开始运转散热,热敏电阻RH温度越高,其阻值越小,U3A的5、7脚电压越高,U3B的1脚电压越低,VT₂₁导通程度越深,流过风扇的电流越大,风扇转速越快。风扇运转一段时间后,RH温度下降阻值增大,U3A的5脚为负压,U3B的1脚输出为正压,VD₄₆、VT₂₁截止,散热风扇无电流通过停转。散热风扇按这种间歇方式工作可提高使用寿命。

在三线散热风扇运转过程中,风扇内部电路会输出运转信号,经VT₁₉、VT₂₀放大后从J₆端去后级电路进一步处理,再送至CPU,告之风扇处于运行状态。当热敏电阻RH开路或风扇出现故障停转时,F点电压很低,该电压经后级电路处理后会形成一个电平信号去CPU,CPU作出OH报警并停机保护。

该电路常见故障有风扇不转、报OH故障;风扇不转、不报OH故障。

对于风扇不转、报OH故障可能原因如下:

1)VT₂₁、VD₄₆开路,无法为风扇供电,风扇不转无法散热,整流和逆变模块温度上升引起报OH故障。

2)U3A、U3B及其外围元器件损坏,无法为基极提供低电平。

对于风扇不转、不报OH故障可能原因如下:

1)温度传感器RH短路,U3A的5脚电压很高,U3B的1脚输出为高电平,风扇不转,另外因为RH短路使F点电压很高,不会报OH故障,由于风扇不转无法散热,而CPU又不能接收到OH检测信号进行保护,整流和逆变模块容易因温度上升而烧坏。

2)VT₁₉或VT₂₀短路,F点电压很高,CPU不报OH,同时U3A的5脚电压很高,U3B的1脚输出为高电平,风扇不转。