低压变频器主电源板分析 2.doc

主电源板DBP002 V1.1分析报告主电源板在变频器中起着中间纽带作用，为其他电路板提供工作电源，为驱动板提供驱动信号并将反馈信号上传给主板，接收主板发出的控制信号，并将各种模拟量电压电流信号，保护信号等传递给主板主电源板电路大致分为：电源电路，电流采样处理电路，PWM信号电平转换电路，输入缺相保护电路电源电路是电源板的核心部分，从变频器的正负母线取电540V（380V交流整流后得到）作为初始电源取电电路如图1所示，X12或X13为电压接入点（注意母线电压的正负），然后经过C39电容滤波，C39采用的是CBB81 224J/1200V薄膜电容(，J代表误差度，耐压值为1200V），然后接入到了变压器的1 2 引脚，同时在1 2引脚处还并联了RCD吸收电路，然后是场效应管，通过场效应管的开通与关断来在变压器上形成感应电动势，而场效应管的开通与关断则是通过其栅极型号G来控制的，该信号来自电源控制板的UC3844输出的占空比可调的方波信号占空比的调节是通过一路15V信号的反馈来调节的本电路又分几块：上电切换电路，RCD吸收电路，变压器隔离变换电路，母线电压隔离采样电路上电切换电路：上电切换电路是连接在正负母线之间的，当母线上电后，电源控制板UC3844芯片的电源经母线电压上多只电阻串并联(电阻计算75/3*8=200K)限流后给电解电容充电，充电时间约为3S左右（这个时间是由实验测出来的，具体计算需要考虑很多的因素，不好计算），当电容上电压VG+充至17V时，与其并联的稳压二极管（ZMM18 稳压值16.8-19.1V）击穿稳压，供给UC3844工作，UC3844开始输出控制信号。

由于要提供工作电流，电解电容就会放电，电压会下降当其输出控制信号后，就会使得次级辅助绕组电路产生直流电压，从而切换至由该辅助绕组给芯片3844供电，但必须保证要在电解电容上的电压降至芯片3844欠压之前完成切换，否则变压器的次级绕组电压就不能建立，UC3844进入打嗝状态RCD吸收电路：在变压器的初级绕组回路中，由于电源采用反激电路拓扑（反激变压器的初次级相位是相反的）工作方式，变压器的初级漏感较大，当场效应管关断时，会在D脚产生较高的尖峰电压，如不采取吸收措施，会由于过压而损坏场效应管RCD吸收电路有效的抑制了电压尖峰，使得场效应管工作在安全电压之内通过54K等效电阻与C41（103M/2K=0.01uF，耐压2KV）并联后再串联一个D11（SF600）变压器隔离变换电路，变压器的初次级绕制为反激变压器模式，工作时，场效应管导通，初级绕组作为电感储存能量，次级因为有二极管反向截止不工作场效应管关断，初级绕组中电感能量通过电磁感应传递到次级绕组，次级绕组回路形成，从而输出工作电压次级有10个电压绕组，均通过二极管单管整流滤波，形成稳定的直流电压由于负载变化或母线电压变化，会导致输出电压的变化，所以该电路采样15V绕组电压信号反馈给电源控制板，实时根据输出电压的变化调整UC3844输出信号的占空比，保证输出绕组的电压稳定。

母线电压给里采样电路：母线电压由于电压值较高，一般需降压隔离后才传给主板本电路采用变压器隔离方式，利用次级的-15V绕组产生的正激电压信号，经二极管单管整流滤波，电阻分压后作为母线电压采样信号送至主板电流采样电路利用电流传感器（电流转电压型400A-4V）采集变频器输出的电流，并将电流转变成电压信号传至该电路经电阻分压后幅值2V（阻值计算8.2K与8.21K；可知是将输入电压减小了一半），通过一级运放跟随输出（起缓冲、隔离、提高带载能力的作用），然后经过RC滤波，U相和V相电流信号经此处理后送至主板，同时两路电流信号经运放反相加法器电路合成W相电流信号：. 三相电流信号通过由运放及二极管，电阻组成的精密整流电路合成一6脉波的直流电压信号，该信号传给主板，同时与比较器的基准电压值比较输出一电平信号，送至主板作为硬件过流的判定依据分析这种电路，首先要判断运放输入端是正相还是反相输入，以便在上电瞬间判断关键点的电平，为判断二极管的导通与关断做好准备，上图中为N3C为反相输入，所以N3C输出端与输入端IV1电位相反在IV1正半周时，（1）一路信号通过R60到达N3B反相器，由正半周波形转变成负半周波形；Uo21=-IV1（2）D1导通D2截止，Uo1=0V；所有Uo2=-IV1。

在IV1负半周时，（1）一路信号通过R60到达N3B反相器，由正半周波形转变成负半周波形；Uo21=——IV1（2）D2导通D1截止，Uo1=-IV1，Uo1又通过10K电阻与N3B构成反相放大器，Uo22=2IV1；所以Uo2=IV1U、 V 、W三路信号叠加，合成一路6脉冲的直流电压信号，然后又经过一个反相运放将负的信号转换成正信号，并分为两路信号：一路信号将信号送入主板做软件过流判断依据，另一路信号经滤波处理后送入反相输入迟滞比较器（抗干扰能力大大提高），参考电压值为24/34*5=3.53V门限宽度或回差电压为，正常情况下输入电压值为，小于参考电压值，比较器输出Vout=15V，当输出电流过高时，输入电压值增大，大于3.53V参考电压时，比较器翻转动作输出Vout=-15V，硬件过流保护信号OC由高电平变成低电平，经过了一个5V二极管的嵌位，由15V电平转变成5V电平，送入主控板作为判断硬件过流的判断依据PWM信号电平转换电路由主板输出至电源板的6路 PWM信号将三态反相缓冲器74HC240DW（Vcc：2-6V）处理后输出，经电平转换芯片MC14508B（Vcc/Vdd：3-18V）将（VCC）5V的TTL电平信号转换成（VDD）15V的CMOS电平信号，传至驱动板，高电平的信号传输有利于信号的抗干扰。

TTL电平标准 输出 L： <0.8V ； H：>2.4V 输入 L： <1.2V ； H：>2.0V，TTL器件输出低电平要小于0.8V，高电平要大于2.4V输入低于1.2V就认为是0，高于2.0就认为是1(快5-10ns 功耗大）CMOS信号1逻辑电平电压接近于电源电压，0逻辑电平接近于 0V而且具有很宽的噪声容限CMOS电平： 输出 L： <0.1*Vcc ； H：>0.9*Vcc 输入 L： <0.3*Vcc ； H：>0.7*Vcc慢25-50ns功耗小） 74HC240DW引脚图 74HC240DW真值表 Mc14504B引脚图 mc14504B工作状态选择输入缺相保护电路为检测输入电源缺相，设计此电路，三相输入采样电压R、S、T首先经过安规电容接地，吸收差模电压尖峰，然后经电阻衰减（一路衰减电阻阻值为150）后整流，并在整流后正负母线间并一电阻R24分压，变频器输入三相正常时，分压电阻两端的电压为6脉波的直流电压，电压有效值为，电压值大于稳压二极管2V、光耦导通电压值1.1V和R25 1K电阻的分压问题，光耦回路导通，输出至主板为低电平信号。

当缺一相时，反压电阻上的电压信号变成一将负半周波形绝对值的正弦电压，使得光耦有规律的周期性导通和关断，输出至主板的信号为一方波信号，以此作为输入缺相的判断标准缺三相时，光耦不导通，LP信号维持高电平正常情况下的波形和缺一相时波形分别如下图所示蓝色为R24上的信号，黄色为U2--74LVC14的8脚进主控板时的输入信号（光耦输出低电平，进入主控板后接了个上拉5V，转变成高高平，又经过六反相施密特触发器74lvc14转变成了低电平，而且还将5V电平信号转换成了3.3V信号，以供给DSP处理） 三相输入正常时波形 缺任意一相是波形过热检测电路为防止IGBT工作温度过高，在IGBT散热片附件安装温度继电器KSD602VNL，该温度继电器为常闭型,正常情况下处于闭合状态，即上图中1 、2 引脚联通，24V电压作用到光耦输入端，输入电流为，光耦导通，OH信号为低电平当温度达到85℃保护值时，温度继电器动作，转为断开状态，光耦输入侧不能形成通路，发光二极管不工作，输出测三极管不导通，OH信号转为高电平，传输到主控板显示温度过热故障。