在变频器驱动电路、伺服驱动器电路或步进电机驱动电路中,上桥电路的驱动一般都会设计独立的电源。典型的变频器驱动电路会设计四路电源,分别给上桥和下桥驱动使用。其中上桥三路电源是独立的,下桥因为IGBT共地的原因可以共用一组电源,此组电源相对另外三组,提供的功率要大一些。通常提供四组电源的方法是这样的:由开关变压器四组输出经二极管整流、电容滤波,得到15V左右的电压,此电压加至光耦的输出端电源脚。为了简化设计,在小功率的驱动电路中,常采用自举电路来达到目的。许多维修人员对此种电路搞不明白,维修时也不便试机,因而困惑,在此同大家探讨一番。
先看看一个基本的自举电路,如下图所示:
IR2175是一个电流检测芯片,检测端是V+ VS VB,输出端是PO OC ,当右边下桥的IGBT被控制导通时,电流从15V 经过二极管 自举电容 限流电阻 下桥IGBT到地,自举电容充电,而当上桥导通,下桥截止,VS的电位被抬高,因为自举电容上充有电压,而电容的电压不会突变,这个电压会使得VB对VS始终会保持一个正电压,而此时二极管处于反偏截止状态,即使VB是对地高压,也不会影响15V电源端。若干个充电周期后,自举电容被充满。只要下桥IGBT有驱动脉冲,自举电容的电压就可维持,这个VB对VS的相对电压可以做为IR2175内部输入部分电路的供电,这个电压和输出部分的电压是隔离的。这个设计简化了电路,避免了使用变压器的麻烦。如果使用变压器,则还需考虑振荡驱动整流滤波等一系列的电路。
下图是一个上下桥的驱动芯片IR2112的接线示意图。基于同样的原理,并在VB和VS之间的自举电容维持了VB VS之间的自举电压,这为上桥MOS管的驱动提供了动力源。
下图是变频器驱动使用自举电路的情形。VC电压分别在下桥MOS管Q2 Q4 Q6导通时,通过D1给C1充电,通过D2给C2充电,通过D3给C3充电。
若干脉冲后,自举电容得到稳定的电压,此电压可以用来做为驱动上桥的光耦供电。这样上桥的光耦就不必从开关变压器的很多组次级取电了。
要使自举电容保持电压的必要条件是下桥的MOS管或IGBT必须要有导通时间提供充电机会,同时有对地正电压通过二极管对电容充电。同时电容的负端接至MOS管的源极或IGBT的E极,这样,不管电容负极端对地电压怎样浮动,自举电容正极始终有相对于源极或E极的正电压。
如果电路不起振,下桥没有导通机会,则自举电容没有充电回路,自然就“”举不起来了”。所以,维修人员在变频器不启动的情况下测试上桥光耦电压是测不出来的,这种情况就要留意了。