分立式元件驱动电路优化方案

1.原理

变频器中对驱动电路的各种要求因换流器件的不同而有所变化。图12-2所示为一典型的变频器驱动电路，它包括隔离放大、驱动放大和驱动电源三部分。

（1）隔离放大电路

驱动电路中的隔离放大电路就是对PWM信号起隔离与放大的作用，为了保护变频器主控电路中的CPU，当CPU送出PWM信号后，首先应通过光耦隔离集成电路将驱动电路和CPU隔离，这样当驱动电路发生故障和损坏时，不至于将CPU也损坏。

隔离电路可根据信号相位的需要分为反相隔离电路和同相隔离电路两种，具体如图12-3所示。隔离电路中的光耦容易损坏，它损坏后，主控CPU所产生的PWM信号就给隔断，这一路驱动电路中就没有驱动信号输出。

图12-2 变频器驱动电路

图12-3 隔离电路的原理图

a）反相隔离电路 b）同相隔离电路

（2）驱动放大电路

驱动放大电路是将光耦隔离后的信号进行功率放大，使之具有一定的驱动能力，这种电路一般都采用双管互补放大的电路形式，驱动功率要求大的变频器，驱动放大电路采用二级驱动放大。同时，为了保证IGBT所获得的驱动信号幅值控制在安全范围内，驱动电路的输出端串联两个极性相反连接的稳压二极管。

驱动放大电路中容易损坏的器件是晶体管，这部分电路损坏后，若输出信号保持低电平，相对应的换流元件处于截止状态，不能起到换流作用。

如果输出信号保持高电平，相对应的换流元件就处于导通状态，当同桥臂的另外一个换流元件也处于导通状态时，这一桥臂就处于短路状态，会烧毁这一桥臂的逆变模块。

（3）驱动电路电源

图12-4所示为典型的驱动电路电源，它的作用是给光耦隔离集成电路的输出部分和驱动放大电路提供电源。注意一点，驱动电路的输出不在U_p与0V之间，而是在U_p与U_w之间。当驱动信号为低电平时，驱动输出电压为负值（约-U_w），保证可靠截止，这提高了驱动电路的抗干扰能力。

图12-4 驱动电路电源部分

2.驱动电路常见的故障现象、原因与处理办法(www.xing528.com)

（1）驱动电路无驱动输出信号

1）光耦隔离集成电路损坏。光耦隔离集成电路有输入信号，而无输出信号，说明光耦隔离集成电路已经损坏，通常是由于老化、自然损坏等原因造成，更换是唯一的途径。

光耦合器是驱动电路中最常用的器件之一，它分为两种：一种为非线性光耦；另一种为线性光耦。常用的4N系列光耦属于非线性光耦，常用的线性光耦是TLP181、PC817A-C系列等。非线性光耦的电流传输特性曲线是非线性的，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。线性光耦的电流传输特性曲线接进直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。

变频器电源中常用的光耦是线性光耦。如果使用非线性光耦，有可能使振荡波形变坏，严重时出现寄生振荡。图12-5所示为常见的TL181光耦的外观结构与原理。

图12-5 TL181光耦的外观结构与原理

2）驱动放大电路中的晶体管损坏所致，需更换晶体管。

3）驱动电路电源的整流二极管损坏，比如滤波电容损坏短路或放大电路损坏短路或者放大电路损坏短路而烧毁整流二极管，使得驱动电路无直流供电，导致驱动电路无输出信号。采取措施：检查滤波电容、放大电路是否有短路现象，在处理后，更换整流二极管。

4）驱动电路电源中的滤波电容损坏短路，主要是由于电容老化，导致驱动电路无直流供电，损坏整流二极管。需更换滤波电容。

5）驱动电路电源中的稳压二极管损坏开路，使驱动电路有驱动信号而无驱动输出电压。需更换稳压二极管。

（2）驱动输出电压偏低

1）驱动电路电源中的滤波电容老化、容量降低所致。需更换滤波电容。

2）驱动放大电路中的晶体管老化。需更换晶体管。

3）驱动电路电源中的稳压二极管老化、稳压值增大所致。需更换稳压二极管。

（3）驱动电路输出电压偏高，静态时无负电压

驱动电路电源中的稳压二极管损坏短路所致。需更换稳压二极管。

（4）整个驱动电路被烧毁

这是由于在逆变模块损坏过程中，高压窜进了驱动电路电源造成的，恢复难度相对大些，可以参照未损坏的驱动电路进行修复。