低压变频器--主电源板分析 2

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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=-IV

7、1（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=IV1。U、 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

8、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

9、电平标准 输出 L： 2.4V。 输入 L： 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： 0.9*Vcc。 输入 L： 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

10、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