直流回路电压检测电路详解

阿尔法ALPHA200018.5kW变频器直流回路电压检测电路如图6-1所示，电压采样信号直接取自直流回路的P、N端的530V直流电压，经电阻降压、分压网络，加到小信号处理光耦合器A7840（U14）的2、3输入脚上，经U14实施强、弱电隔离后，形成差分信号输入到LF353运算放大器的2脚和3脚，本级电路接成电压跟随器，输出信号由电位器中心头（线路板上厂家标注测试点VPN）输出至CPU主板与电源/驱动板的排线端子CNN1的8脚。在三相输入电压为380V时，8脚采样直流电压为3V。

直流回路电压检测信号由排线端子CNN1、CNM的8脚进入CPU主板，一路经R174直接输入CPU的53脚，此路信号为模拟电压信号，其作用有：供操作面板显示直流电压值，有的变频器机型经程序换算后显示输入交流电压值；有的机型用于对输出U/F比的控制，使输出电压值比例于输入电压值；少数机型用于过电压、欠电压保护的采样参考。另一路经R155送入LF393开路集电极输出运放构成的电压比较器的反相输入端，该路输出信号与过电流（OL）、OC、OH等信号一起混合为一路“故障汇总信号”，经CPU外围电路进一步处理，送入CPU引脚，作停机保护和切断驱动脉冲的控制。LF393的同相输入端可看作为“可编程基准电压端”，其基准电压的幅值由CPU的42脚和51脚输出电压控制，在起动和运行过程中分别给出不同的基准电压值，与输入电压检测信号相比较。变频器的不同工作过程，则保护动作阈值也有所不同（详见第7章中故障信号末级修理电路的相关内容）。

图6-1 阿尔法ALPHA200018.5kW变频器直流回路电压检测电路

图6-2 A7840（HCPL-7840）功能框图

富士、东元、安川等大量变频器，均采用了相类似的电压检测电路。

电压和电流检测电路中常会用到一个特殊光耦合器A7840（HCPL-7840），如图6-2所示，其输入侧、输出侧的供电典型值为5V，输入电阻480kΩ，最大输入电压320mV；差分信号输出方式。内部输入电路有放大作用，且为高阻抗输入，能不失真地传输mV级交、直流信号，输出信号作为后级运算放大器差分输入信号。在变频器电路中，常用于对直流回路的电压采样与隔离、输出电流信号的采样与隔离。

检修方法：

1）在单独为CPU主板、电源/驱动电路板上电检修时，如电压检测电路的输入信号是取自开关电源电路的电源端子，则为开关电源送入500V直流维修电源时，电压检测电路的输入信号也一并产生，如电压检测电路正常，则不会报出过电压、欠电压等相关故障，不影响正常检修，如图6-3a所示。(www.xing528.com)

2）开关电源电路的供电与电压检测电路的信号输入不是取自一处，可将开关电源的电源输入端子并接到电压检测电路的信号输入端子。但开关电源的供电压为530V的一半或是用380V/220V变压器的提供的，则将开关电源的265V端并入m点后，还要调整输入电路的电阻分压网络，以使之适应输入电压的范围，如将图5-1中的输入分压电阻220kΩ上并联100k电阻，使电压检测电路满足正常的“检测条件”，不再报出过电压、欠电压故障，以利检修工作的开展，如图6-3b所示。

3）对上述1）、2）两种方法我们在接手一只待修变频器，在未查明电压检测电路的具体电路的前提下，应找出信号输入端子与降、分压电阻网络，先行人为满足检测电路的相关检测条件，使保护电路不致起控，为检修与测试创造条件。如手头有了电路图样，并掌握了相关电路原理后，也可从a点先行切断VPN电位器中心头的铜箔条，用两电阻对5V分压，取出3V左右电压，供后级电压检测电路，屏蔽相关故障报警功能，以利检修，如图6-3c所示；（注意：电路检修完毕后，记住一定要将原电路恢复！）。

图6-3 电压检测电路的维修接线图

4）上述1）、2）、3）步骤，是在确定电压检测电路无故障情况下，为屏蔽变频器相关故障报警功能，方便检修其他电路而采取的“权宜之计”。当电压检测电路本身故障时，电压检测电路的检修方法如下：

①变频器上电后，即报出过电压或欠电压故障，如图6-1电路。测量CN1的8端子电压，正常值应为3V左右。测量此点电压值偏高或偏低，说明电压检测电路有故障。首先检测A7840的输入侧、输出侧的5V供电是否正常，LF353的供电是否正常，若不正常，修复相关电源供电支路。若正常，进行下一步检修。

②测量A7840的2脚和3脚之间有100mV以上输入电压，用金属尖镊子短接A7840的2脚和3脚，测量LF353的输出脚1脚电压有明显下降，说明以上电压信号传输环节均正常，故障在LF353外接电位器不良或失调，更换并重新调整。调整变频器的相关参数，令操作显示面板显示直流回路的电压值，当输入三相电压为380V时，调整该电位器，使直流电压显示值为530V，即可。

③用金属尖镊子短接A7840的2脚和3脚，测量LF353的1脚电压无变化，进一步检测LF353的输入脚电压（正常值为3左右，用镊子短接A7840输入脚时变为0V）值无变化，A7840或外电路元件损坏；LF353输入脚电压值为正常值，LF353损坏，更换LF353。

④用镊子短接A7840的2脚和3脚时，LF353电压值有变化，但其值偏低，如从2V变化为0V，检查A7840外围元器件正常，故障为A7840低效，更换A7840。