CPU基本电路与检修技巧

CPU基本电路包括CPU工作必需的供电电路、复位电路和时钟电路，此外有些变频器的CPU还具有外部存储电路、面板输入及显示电路和通信接口电路。

图10-12所示是一种典型的CPU基本电路,它既含有CPU必备的供电电路、复位电路和时钟电路,也含有CPU常备的外部存储电路、面板输入及显示电路和通信接口电路。

图10-12 一种典型的CPU基本电路

1.CPU必备电路及检修

(1)电路分析

CPU必备电路是指CPU工作时必须具备的电路，这些电路不管缺少哪一个,CPU都不能工作。CPU必备电路有供电电路、时钟电路和复位电路。

1)供电电路。CPU的5、27脚为电源脚,由电源电路送来的+5V电压连接到这些脚,为内部电路供电。对于一些不用并且需要接高电平的引脚,通常与电源脚一起接+5V电压。

2)时钟电路。CPU内部有大量的数字电路,这些电路工作时需要时钟信号控制。CPU的69、70脚外接C₁、C₂和晶振X,它们与内部电路一起构成时钟振荡电路,产生16MHz的时钟信号,控制内部的数字电路有条不紊地工作。

3)复位电路。CPU内部的数字电路很多,在CPU通电时内部各电路的状态比较混乱,复位电路的作用是产生一个复位信号提供给各数字电路,使之状态全部恢复到初始状态,复位信号的作用类似于学校的上课铃声,铃声一响,学校所有学生都会马上回到教室坐好,等待老师上课。CPU的48脚为复位信号输入引脚,IMP809M为复位专用芯片,当+5V电压提供给该芯片时,芯片马上送一个低电平到CPU的48脚,对内部数字电路进行复位,复位完成后,复位芯片送高电平到48脚,在正常工作时CPU的48脚为高电平。

(2)故障检修

1)故障特征。CPU必备电路典型的故障特征为:上电后操作面板无显示或显示一些固定的字符,操作面板所有按键失灵。

2)故障检修。当CPU的三个必备电路有一个不正常时,CPU都不会工作,因此遇到CPU不工作时先检查三个必备工作电路。

①测量CPU的电源脚有无+5V电压,若无,检查其供电电路。

②测量CPU的复位脚(48脚)电压,正常应为+5V,若电压不正常,检查R₁₈₈、C₇₂和复位芯片IMP809M。该CPU采用低电平复位,即开机瞬间复位电路为复位脚提供一个低电平,然后恢复为高电平(+5V),因此即使测得复位脚为+5V,也不能说明复位电路一定正常,可采用人工复位的方法来进一步判别,用一根导线将复位脚与地瞬间短路,如果CPU马上工作(操作面板内容发生变化),说明复位电路有故障,应检查复位电路,如果CPU采用高电平复位,可用导线瞬间短路复位脚与电源脚来人工复位。

③在检查时钟电路时,如果条件允许,可用示波器测量时钟脚(69、70脚)有无时钟脉冲,也可用万用表测时钟脚电压,正常69脚为2V、70脚为2.3V,如果电压不正常,可检查C₁、C₂是否损坏,对于晶振无法测量其是否开路,可更换来判别。

如果CPU的三个必备电路都正常,而CPU又不工作,通常为CPU损坏。(www.xing528.com)

2.CPU常备电路及检修

CPU常备电路是指为了增强和扩展CPU的功能而设置的一些电路,CPU缺少这些电路仍可工作，但功能会减弱。CPU常备电路主要有外部存储电路、面板输入及显示电路和通信接口电路等。

(1)外部存储电路

CPU内部有ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器),ROM用来存储工厂写入的程序和数据,用户无法修改,断电后ROM中的内容不会消失,RAM用来存放CPU工作时产生的一些临时数据,断电后这些数据会消失。在使用变频器时,经常需要修改一些参数并且将修改后的保存下来,以便变频器下次工作时仍按这些参数工作,这就需要给CPU外接另一种存储器EEPROM(电可擦可编程只读存储器),这种存储器中的数据可以修改,并且断电后数据可保存下来,EEPROM用来存放用户可修改的程序数据。

U2(93C66)为EEPROM芯片,它通过四个引脚与CPU连接。CS为片选引脚,当CPU需要读写U2中的数据时,必须给CS引脚送一个片选信号来选中该芯片,然后才能操作该芯片;DI为数据输入引脚,CPU的数据通过该引脚送入U2;DO为数据输出引脚,U2中的数据通过该脚送入CPU;CLK为时钟引脚,CPU通过该引脚将时钟信号送入U2,使U2内部数字电路工作步调与CPU内部电路保持一致。

外部存储电路典型故障特征:变频器操作运行正常,也能修改参数,但停电后参数无法保存。

外部存储器不工作原因如下:

1)外部存储器供电不正常。

2)外部存储器与CPU之间的连线开路,或者连线的上拉电阻损坏。

3)外部存储器损坏。

(2)面板输入及显示电路

为了实现人机交互功能。变频器一般配有操作显示面板,在操作显示面板中含有按键、显示器及有关电路。CPU往往不能直接与操作显示面板通信,它们之间需要加设接口电路。U1(SN75LBC179)为CPU与操作显示面板的通信接口芯片,当操作面板上的按键时,面板电路会送信号到U1的A、B脚,经U1转换处理后从R脚输出去CPU的RXD0(接收)脚,在变频器工作时,CPU会将机器的有关信息数据通过TXD0(发送)端送入U1的D端,经U1转换后从Z、Y输出去面板电路,面板显示器将机器有关信息显示出来。

面板输入及显示电路常见故障有:面板按键输入无效,显示器显示不正常(如显示字符缺笔画)。如果仅个别按键输入无效,可检查这些按键是否接触不良,如果所有按键均失效,则可能是面板电路损坏,显示器出现字符缺笔画现象一般是显示器个别引脚与显示驱动电路接触不良,如果显示器不显示,则可能是显示驱动电路无供电或损坏。如果操作面板不正常,更换新面板后故障依旧,则可能是面板与CPU之间的接口电路U1及外围元器件有故障。

(3)通信接口电路

在一些自动控制场合需要变频器与一些控制器(如PLC)进行通信,由控制器发指令控制变频器的工作,为适合这种要求,变频器通常设有RS-485通信端口,外部设备可使用该通信端口与变频器CPU通信。U6(15176B)为RS-485收发接口芯片,它能将CPU发送到R端的数据转换成RS-485格式的数据从A、B端送出,去外部设备,也可以将外部设备送到A、B端的RS-485格式的数据转换成CPU可接收的数据,从D端输出,去CPU的TXD1端。U6的RE、DR引脚为通信允许控制端。

通信接口电路典型故障特征是:变频器无法通过通信接口与其他设备通信。在检查时,先要检查通信接口是否接触良好,再检查通信接口芯片U6及其外围元器件。