变频器常用光耦驱动PC923和PC929详解

详析OC报警及报警屏蔽方法(pc929)详析OC报警及报警屏蔽方法——OC信号特性、来源、错误的报警及报警屏蔽方法我们先看一下OC故障的生成机制，再进而找到屏蔽OC故障的方法。

OC信号的特性：由PC929内部的IGBT保护电路的电路特性可知，IGBT保护电路可等效为2输入端与门电路，逻辑关系式为AB=Y。

在A、B端两路输入信号均为高电平时，输出端Y端为高电平时，输出OC信号。

OC信号的生成条件：1）驱动IC处于脉冲传输状态，有正常脉冲信号输入，输入端11脚也有正常脉冲信号输出；2）OC故障检测信号输入端9脚同时为高电平。

满足内部IGBT保护电路的OC信号输出动作条件，从8脚输出OC信号。

查看大图图1 屏蔽OC故障报警示意图OC信号的“瞬态”特性：PC929的输出OC信号，经光耦合器进行光电转换和隔离后，传输至MCU主板电路，MCU接受OC信号后，判断IGBT 出现严重过载故障，故停止脉冲信号的传输，同时在操作显示面板给出OC故障报警（显示OC或SC故障代码）；随后，PC929内部IGBT保护电路因A端信号为低电平，AB=Y的逻辑关系不再成立，OC信号随之消失。

这说明PC929输出的OC信号是一个“瞬态信号”，不是在故障发生后一直“保持住”的。

当变频器实施OC报警、停机保护动作后，我们在驱动电路（参见图5-14）PC929的8脚或PC2的输出端4脚，并不能检测到OC信号——OC信号输出时（PC1的8脚）表现为-9V*低电平和（PC2的4脚）0V低电平，此时驱动IC的报警过程“实际上”已经结束。

变频器说明书以对OC故障的注释：过电流，变频器输出电流超额定值的200%；变频器输出侧（负载）短路；功率模块短路。

但一般对驱动电路异常所致的OC故障、电流互感器检测电路异常误报OC故障，未予提示。

通常，OC报警的信号来源有两个：1）驱动IC报警，一般起动过程中，检测到IGBT的严重过流（过电流为额定工作电流1.5~2倍以上）状态时，输出OC信号；2）电流检测电路（指系由输出电流互感器采样的电流信号）报出的OC信号。

基于 IGBT 驱动光耦 PC929 的驱动和保护电路设计2012-11-9 15:24:00 来源：深圳市潮光科技有限公司 [关闭][打印]摘要：本文根据 IGBT 驱动光耦特性总结了驱动电路的设计要求。

采用 PC929 设计了 一种简单、实用的 IGBT 驱动电路，分析了保护电路的性能。

进行的正常开通关断实 验和故障保护实验表明，该电路可满足 IGBT 驱动的要求，并具有可靠的保护功能。

关键词：IGBT；驱动电路；保护电路 1.引言 绝缘门极双极型晶体管 IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor)，是八十年代中 期发展起来的一种复合了功率场效应管和电力晶体管优点的新型复合器件， 既具有输 入阻抗高、开关速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有通态电压低、耐 压高和承受电流大等优点，因此发展迅速，很快在电机驱动、中频和开关电源以及要 求快速、低损耗的领域得到广泛应用[1]。

在 IGBT 的实际应用中，其栅极驱动电路的 合理设计是保证 IGBT 安全可靠运行的重要环节。

目前，国内外推出了针对 IGBT 的多 种驱动模块，如 EXB841、M57962L、IR2110[4]、IXDN404[7]等，实际应用中，多种 IGBT 驱动模块电路使用上都有其局限性[3]。

本文介绍了一种采用 PC929 芯片的 IGBT 驱动电路设计方法，具有简单实用的优点，可用于中小功率的变流器。

2IGBT 驱动电路设计要求 根据 IGBT 的特性，对其驱动电路有如下要求： (1) 提供适当的正反向栅极电压，使 IGBT 可靠地开通和关断。

当正偏压增大时 IGBT 通态压降和开通损耗均下降，但若栅极电压 UGE 过大，则负载短路时其 IC 随 UGE 增 大而增大，对其安全不利。

因此使用中 UGE 取 15V 左右的正向栅极电压较为合适[2]。

负偏电压可防止由于关断时浪涌电流过大而使 IGBT 误导通，一般选 UGE 为-10V 左右 为宜。

一、驱动电路（由PC923、PC929组合）的构成和电路原理：图4。

9 由PC923、929构成的驱动电路上图为东元7200MA变频器U相的驱动电路图。

15kW以下的驱动电路，则由PC923、PC929经栅极电阻直接驱动IGBT，中、大功率变频器，则由后置放大器将驱动IC输出的驱动脉冲进行电流放大后，再输入IGBT的G、E极。

驱动电路的电源电路，是故障检测的一个重要环节。

不但要求其输出电压范围满足正常要求，而且要求其具有足够的电流（功率）输出能力——带负载能力。

每一相的上、下IGBT驱动电路，因IGBT的触发回路不存在共电位点，驱动电路也需要相互隔离的供电电源。

由开关电源电路中的开关变压器N1绕组输出的交流电压，经整流滤波成直流电压后，又由R68、ZD1（10V稳压管）简单稳压电路处理成正18V和负10V两路电源，供给驱动电路。

电源的OV（零电位点）线接入了IGBT和E极，驱动IC的7、8脚则接入了28V的电源电压。

光电耦合器的输入、输入侧应有独立的供电电源，以形成输入电流和输出电流的通路。

PC2的2、3脚输入电流为+5V*提供。

此处供电标记为+5V*，是为了和开关电源电路输出的+5V相区分。

+5V*供电电路见下图图4。

10。

该电路可看作一简单的动态恒流源电路，R179为稳压管ZD7的限流电阻，稳压管的击穿电压值为3。

5V左右。

基极电流回路中稳压电路的接入，使流过Q8发射结的Ib维持一恒定值，进而使动态Ic也近似为恒定值。

忽略Q8的导能压降，电路的静态输出电压为+5V，但动态输出电压值取决于所接负载电路的“动态电阻值”，而动态输出电流总是接近于恒定的，这就使得驱动电路内部发光二极管能维持一个较为恒定的光通量，从而使传输脉冲信号的“陡峭度”比较理想，使传输特性大为改善。

图4.10 驱动光耦输入侧供电电路由CPU主板来的脉冲信号，经R66加到PC2的3脚，在输入信号低电平期间，PC2形成由+5V*、PC2的2、3脚内部发光二极管、信号源电路到地的输入电流通路，PC2内部输出电路的V1三极管导通，PC2的6脚输出高电平信号（18V峰值），经R65为驱动后置放大电路的Q10提供正向偏流，Q10的导通将正供电电压经栅极电阻R91引入到IGBT的G极，IGBT开通；在输入信号的高电平期间，PC2的3脚也为+5V高电平，因而无输入电流通路，PC2内部输出电路的V2三极管导通，6脚转为负压输出（10V峰值），也经R65为驱动后置放大电路的Q11提供了正向偏流，Q11的导通将供电的负10V电压——IGBT的截止电压经栅极电阻R91引入到IGBT的G极，IGBT关断。

变频器维修之PC923、PC929驱动电路的检修对逆变功率电路的修复是在确认CPU主板和驱动电路正常的前提下进行的，否则对IGBT模块的盲目更换不但毫无意义，而且可能会造成直接的经济损失；对驱动电路的修复是在CPU主板能正常输出六路脉冲信号的前提下进行的，否则对驱动电路的修复不但无意义，而且给检测带来了一定的难度。

CPU主板的正常，为我们修复各种故障，提供了有效的监控和提示的作用，使我们能根据操作显示面板上故障代码的提示，有针对性地检查故障电路。

但变频器完善的各种检测和保护功能，在变频器正常运行时是非常必要的，在我们进行局部电路故障的维修时——总得使机器脱离开整机连接的状态，来进行检修吧，会引发相关保护电路的起控，而使变频器进入故障锁定状态，停止了对比如对六路脉冲信号的输出，使我们无法（或比较困难）检测该信号通路如驱动电路是否能正常地对CPU电路来的六路脉冲信号进行传输和放大。

驱动电路的工作状态的正常，只有一个标准：能正常地传输和放大六路驱动脉冲。

输出的六路驱动脉冲具有符合要求的电压幅度和电流供给能力。

静态（待机）下的工作点检测，往往不能得出准确的结论。

得想法让电路处于动态工作中，一是采取相应措施，屏蔽掉变频器的相关故障检测功能，二是用某种方法验证驱动电路的输出能力，确认驱动电路输出的六路逆变脉冲信号，是完全符合要求的，于是对驱动电路的修复才能画上一个圆满的句号。

对驱动电路的检修，一定程度上决定了整机检修的成败。

故障变频器无论表现出何种故障，最后的修复总是表现驱动电路六路驱动脉冲的正常输出！六路脉冲输出信号都有，但有缺陷，轻者机器不能正常工作，重者将有可能使逆变模块损坏，对驱动电路的检修，小心不为过！一、驱动电路（由PC923、PC929组合）的构成和电路原理：上图为东元7200MA变频器 U相的驱动电路图。

15kW以下的驱动电路，则由PC923、PC929经栅极电阻直接驱动IGBT，中、大功率变频器，则由后置放大器将驱动IC输出的驱动脉冲进行电流放大后，再输入IGBT的G、E极。

ZL_XLBHPCS-923系列断路器失灵起动及辅助保护装置技术和使用说明书南瑞继保电气有限公司版权所有本说明书和产品今后可能会有小的改动，请注意核对实际产品与说明书的版本是否相符。

更多产品信息，请访问互联网：目录1．概述 (5)1.1应用范围 (5)1.2保护配置 (5)1.3装置特点 (5)2．技术参数 (6)2.1机械及环境参数 (6)2.2额定电气参数 (6)2.3主要技术指标 (6)3．软件工作原理 (8)3.1保护程序结构 (8)3.2正常运行程序 (8)3.3起动元件 (8)3.4失灵起动 (9)3.5过流保护 (9)3.6三相不一致保护 (9)3.7充电保护 (10)3.8跳闸逻辑 (10)3.9工作逻辑方框图 (10)4．硬件构成 (12)4.1装置硬件框图 (12)4.2机械结构与安装 (14)4.3面板布置图 (14)4.4背板布置图 (15)4.5输入输出定义 (15)4.6各插件简要说明 (17)5．定值内容及整定说明 (24)5.1装置参数及整定说明 (24)5.2系统定值 (24)5.3压板定值 (27)5.3压板定值....................................................................................................................... 错误!未定义书签。

6．使用说明 (29)6.1指示灯说明 (29)6.2液晶显示说明 (29)6.3命令菜单使用说明 (31)6.4装置的运行说明 (34)7．调试大纲 (36)7.1试验注意事项 (36)7.2交流回路校验 (36)7.3输入接点检查 (36)7.4整组试验 (36)7.5输出接点检查 (38)7.6打印动作报告 (38)1．概述1.1 应用范围PCS-923为由微机实现的数字式断路器失灵起动及辅助保护装置，也可作为母联或分段开关的电流保护。

变频器无输出故障的“深度解密”变频器无输出的故障，是一个具有普遍性的故障，其故障机理和涉及电路层面也是较为宽泛的。

本文特指在操作与显示都正常的前提下，在变频器的U、V、W输出端子得不到输出电压的故障，从面板的数码显示器（显示正常的输出频率值）、状态指示灯（接受运行指令后，RUN指示灯正常点亮）看，变频器已经进入“正常的工作状态”，主板MCU也作出如此判断，因而并不报出相关故障代码或作出异常指示。

变频器此一智能化程度较高的设备，怎么会对这种无输出故障不能作出正常反应呢？再就是，对此一故障的检修，涉及主板单片机MCU的6路PWM输出脉冲，中间缓冲电路、驱动IC电路、驱动电源和逆变功率模块等多个环节，而检修的结果是多个电路环节，都“表现正常”，故障由此令人挠头：电路正常，但无输出，不易查找出故障环节！检修者与此种故障的遭遇率又非常之高，《变频器维修论坛》上就有大量这类求助帖子，说明这类故障非常有代表性，也有必要作出较为深入的剖析，故本文破天荒第一次地用了“深度解密”这一吸收人眼球的题目，希望本文的推出能引起大家的注意和讨论，并能从中有所获益。

这类帖子多了，感觉我的个别性解答无法触及主旨，早就想着写一篇专文探讨这个问题，但苦于抽不出大块时间，嗨，但这个事成了压在心头的一块石头，不搬开还真是不舒服，还是以此文将此事彻底了结吧。

先看一下论坛网友们有关这个故障的几个帖子，对这类故障的表现出能有个清楚的认识：1）请教紫日变频器维修后有输入频率无输出前两天接了台紫日变频器（恒压供水用的），被雷击了，整流器、开关管、变压器、还有几个小件，都换了。

现在通电试显示正常，接负载（灯泡）无显示无电压请大侠指点指点！2）富士G9变频器有频率显示却没有电压输出富士G9变频器启动运行，面板上有频率显示也可以查看到电压显示，但输出端子却没有电压输出(频率输出显示二十多HZ)，且用直流挡测输出对正有五百多伏直流电压，对负没有电压，不知是什么原因肯求高手告知，且更换主板也一样3）三菱A540 5.5 kw变频器能运行无输出故障手头有一台三菱A540的5.5kw的变频器，现在已经确定模块没有坏，上电显示正常，也能运行运行起来到达50HZ后看面板的输出电压是在0V慢慢升到360V左右，显示基本上都是正常的。

变频器驱动电路常用的几种驱动IC变频器驱动电路中常用IC，共有为数不多的几种。

可以设想一下，变频器电路的通用电路，必定是主电路（包括三相整流电路和三相逆变电路）和驱动电路，即便是型号的功率级别不同的变频器，驱动电路却往往采用了同一型号的驱动IC，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。

早期的和小功率的变频器机种，经常采用TLP250、A3120（HCPL3120）驱动IC，部电路简单，不含IGBT保护电路；以后被大量广泛采用的是PC923、PC929的组合驱动电路，往往上三臂IGBT采用PC923驱动，而下三臂IGBT则采用PC929驱动。

PC929含IGBT检测保护电路等；智能化程度比较高的专用驱动芯片A316J，也在大量机型中被采用。

通过熟悉驱动IC的引脚功能和掌握相关的检测方法，达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力，以及能对不同型号的驱动IC应急进行代换与修复。

一、TLP250和HCPL3120驱动IC：8 Vcc 7 Vo 6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 Vo5 GND8 Vcc7 Vo6 NcTLP250 HCPL3120/ J312 HCNW3120图1 三种驱动IC的功能电路图TLP250：输入IF电流阀值5mA，电源电压10∽35V，输出电流±0.5A，隔离电压2500V，开通/关断时间（t PLH/t PHL）0.5μs。

可直接驱动50A1200V的IGBT模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期变频器产品中被普遍采用。

HCNW3120（A3120）：与HCPL3120、HCPLJ312部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者的电隔离能力低于前者。

输入IF电流阀值2.5mA，电源电压15∽30V，输出电流±2A，隔离电压1414V，可直接驱动150A/1200V的IGBT模块。

三种驱动IC的引脚功能基本一致，小功率机型中可用TLP250直接代换另两种HCNW3120和HCPL3120，大多数情况下TLP350、HCNW3120可以互换，虽然它们的个别参数和部电路有所差异，如TPL250的电流输出能力较低，但在变频器中功率机型中，驱动IC往往有后置放大器，对驱动IC的电流输出能力就不是太挑剔了。

STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.光耦PC929在系统应用中的介绍编写：陈浩审阅：Norman Day前言：IGBT 驱动系统设计中一般要求驱动信号和模块端的线路进行隔离，以符合安规需求，同时起到保护控制侧的目的。

因为系统的应用中必然会出现一些异常的工况，所以驱动的设计中也必须要考虑IGBT 的保护，进而产生了一些结合保护功能的驱动光耦，在我司的应用文章《IGBT 在系统中的短路及其保护》已经概括的介绍了几种常见的IGBT 专用型驱动光耦，本文特别针对光耦PC929的特性以及在设计应用时的注意事项做进一步的介绍。

简介：一般用于驱动并隔离一二次侧的设计主要有脉冲变压器和光耦两种方式。

使用光耦相对于使用脉冲变压器的主要优势是：1.体积小；2.无最大脉宽限制；3.光传输比磁场传输更不易受磁场的干扰；4.正负电压值无需对称的限制，5.有较低的dv/dt ，操作更安全。

可针对模块的特性设计。

其主要缺点为光耦需要提供独立电源供电，同时有较敏感的温度特性，驱动能力较弱。

本文介绍的PC929芯片是一种典型的IGBT 专用型驱动电路芯片，增加了利用检测IGBT 的Vce 电压的方式来达到过电流保护的功能。

正常工作状态下，允许驱动电流峰值最大为0.4A ；最快响应时间可达到0.5us ；隔离电压高达4kV ，适用于中小电流IGBT 模块的驱动。

芯片内部管脚说明：PC929内部原理示意图如图一所示。

从图 1可以看出，PC929可分为输入侧(图一中的下半边)和输出侧(图一中的上半边)二部分，输入和输出之间通过光电二极管的传输进行隔离。

脚 1和脚 2内部短路状态，与脚 3组成PC929的输入端光电二极管的电源供电管脚。

当脚3的电压值比脚1、脚2高并促使内部二极管顺向导通时，2011—05—20STARPOWER SEMICONDUCTOR LTD.PC929输入侧的光耦驱动动作。

图1 PC929数据手册上内部原理示意图PC929为了保证光耦输入和输出的分离，受内部布局和管脚的限制，故使用DIP14的封装，但是一次侧输入部分只需要驱动光耦的脚1、脚2和脚3之间的光电二极管，因此脚4、脚5、脚6和脚7均空管脚，内部为相互短路。