逆变脉冲前级电路的原理与应用

从U25反相器10脚输出的“H综合故障信号”，也同时送入U21（47A490K LS74A）11脚时钟脉冲输入端，如图7-17所示。U21为双D型正沿触发器（带预置和清除端），内含两个独立的D型上升沿触发器，每个触发器有数据输入D、置位输入SD，复位输入RD、时钟输入CP和数据输出Q。SD、RD为低电平有效，两者的低电平使输出数据被预置或清除，而与其他输入端的电平无关；SD、RD均为无效高电平时，D数据在CP上升沿作用下传送到输出端。更详尽的电路原理请参见相关数字电路的技术书籍。

图7-17 阿尔法变频器逆变脉冲前级电路

U20（290LNLNKLS244）八缓冲器/线驱动器/线接收器，担任对CPU的PWM逆变脉冲输出信号的传输任务，连接于CPU和驱动电路之间，被看作是驱动脉冲前级电路。U21为输出受控电路，输出脚状态取决于1G、2G两脚的电平状态，当1G、2G两脚为H电平时，Y为高阻抗；当1G、2G两脚为L电平时，Y=A。在U20的1脚和19脚为低电平时，U21处于通态，将CPU的45～50、65脚的PWM脉冲信号传输至后级驱动电路，逆变工作电路处于正常工作状态。

本电路中，将U21的左侧（1～6脚内电路）看作是左触发器，右侧（8～13脚内电路）看作为右触发器。CPU的10脚输出的控制信号加到右触发器的复位端，并由右触发器的输出状态进而控制左触发器的工作状态。触发器输出Q端的电平状态（在D端已为0V低电平状态下）取决于CP、RD、SD三脚电平的组合状态，而两个触发器的Q端也为一个受控（受控于CPU）输出端。

U21内部两个D型触发器在CPU控制信号和“H综合故障信号”作用下，完成着两个作用：在“H综合故障信号”产生时，使U21的1脚和19脚变为低电平，锁定逆变脉冲传输电路，起到对功率模块的保护作用；在CPU的复位信号控制下，将U21的1脚和19脚恢复为高电平，解除其故障锁定状态。

U21两个触发器的数据端都已接地，强制为0电平（0数据）。待机及正常运行状态下，CPU两10脚为H电平状态，置位信号输入端由R137上拉为高电平，U21右侧触发器的输出端8脚为低电平，U20脉冲传输通路被“打开”。在RD、SD两脚电平状态不变（均为H）情况下，“H综合故障信号”的输入，在U21右触发器的CP时钟信号输入端形成了一个脉冲上升沿信号，D端的“0数据”被传输到8脚（互补输出脚）变为高电平信号，继之引发了8脚输出电压在CUP输出信号和左侧触发器控制下的一个“正反馈过程”，8脚电压被“保持”在高电平状态，U20逆变脉冲传输通路被“关闭”。

按操作面板上的复位键或从RET控制端子输入故障复位信号，令CPU的29、10脚同时输出L电平信号——故障复位信号。29脚L电平信号，经CNM端子的6脚，实施对驱动电路OC故障锁定状态的复位（解除），10脚L电平信号，则对U21右侧触发器进行复位，令8脚变为低电平。29脚复位脉冲的中止（由L电平变为H电平时），恰巧又给3脚输入了一个上升沿脉冲，电路动态控制结果，使U21的8脚电平，被“保持”在低电平上，U20逆变脉冲传输通路重新被“打开”。

故障实例1

一台阿尔法变频器，上电后，跳OC故障，查驱动电路与三相电流检测电路，都无异常。当检查故障末级电路时，手感U24（8脚贴片IC：LM393）有温升，测输出脚电压为-8.5V，判断为U24不良，更换后故障排除。

故障实例2(www.xing528.com)

一台阿尔法变频器，出现三相输出电压时有时无的故障，但并不报出故障。检测驱动电路输入的六路逆变输入脉冲，时有时无。判断逆变脉冲前级电路U20六缓冲/接收器不良，更换后故障依旧。测量U20的1脚和19脚，为低电平时，三相电压输出正常，为高电平时，无输出。

该脚电平状态由U21的8脚输出的故障动作信号控制，但检查末级故障信号处理电压U22、U24的工作状态正常，并无故障信号送出。检测U21的各引脚电压，发现CPU的10脚和11脚电压有不规则变化。U21受此电压控制，8脚电压出现高、低电平变化，将U20的逆变脉冲传输通道一会儿打开一会儿关闭，出现三相输出电压时有时无的故障。

先代换了U21，故障依旧，难道是CPU不良吗？想到以前修过因5V供电造成该类机器误报OC故障的例子，CPU10、11脚输出电压的不规则变化，是否也与5V供电有关系呢？

轻调开关电源振荡板上的RP1电位器，同时监测5V输出电压，当此电压调整为5.2V。U、V、W 3个端子电压稳定输出，故障排除。

故障实例3

一台阿尔法故障变频器，上电后，操作显示均正常，起动后，操作显示面板有输出频率指示。但测量三相输出端子，无三相逆变电压输出。顺逆变脉冲回路检查，当检查到U20逆变脉冲前级电路时，测量U20的1脚和19脚为5V高电平，说明U20内部脉冲传输通路被关闭，导致逆变电路不工作。因无故障信号报出，估计各故障检测电路都没问题，可能为U21及外围电路有故障，或CPU控制信号有问题。因用户生产上不能长时间停机，维修只能在以后工休时进行。故将U20的1脚和19脚与U21的8脚连接铜箔条切断，将U20的1脚和19脚直接与U20的10脚（供电地）短接，强制“开通”U20的脉冲传输通道，三相输出电压正常。

在此应急处理情况下，相对本机电路来说，驱动电路本身有IGBT保护电路，各电流、电压检测电路也在正常工作中，对正常运行应该说（似乎）影响不大。

但“应急修理”只是做为一种非常情况下的非常规手段，正常检修下还是应该查出所有的故障根源，并排除之。

“应急修理”方法仅供参考，本人并不提倡。应急修理牵扯到各方面的情况，处理不当会造成功率模块损坏的重大损失。应急修理应在有较大把握的前提下进行。