基本电路1Word文档格式.docx
《基本电路1Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基本电路1Word文档格式.docx（30页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
最常见的逆变电路结构形式是利用六个功率开关器件（GTR、IGBT、GTO等）组成的三相桥式逆变电路，有规律的控制逆变器中功率开关器件的导通与关断，可以得到任意频率的三相交流输出。
通常的中小容量的变频器主回路器件一般采用集成模块或智能模块。
智能模块的内部高度集成了整流模块、逆变模块、各种传感器、保护电路及驱动电路。
如三菱公司生产的IPMPM50RSA120，富士公司生产的7MBP50RA060，西门子公司生产的BSM50GD120等，内部集成了整流模块、功率因数校正电路、IGBT逆变模块及各种检测保护功能。
模块的典型开关频率为20KHz，保护功能为欠电压、过电压和过热故障时输出故障信号灯。
逆变电路中都设置有续流电路。
续流电路的功能是当频率下降时，异步电动机的同步转速也随之下降。
为异步电动机的再生电能反馈至直流电路提供通道。
在逆变过程中，寄生电感释放能量提供通道。
另外，当位于同一桥臂上的两个开关，同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。
所以在实际的通用变频器中还设有缓冲电路等各种相应的辅助电路，以保证电路的正常工作和在发生意外情况时，对换流器件进行保护
.
1）驱动电路
驱动电路是将主控电路中CPU产生的六个PWM信号，经光电隔离和放大后，作为逆变电路的换流器件（逆变模块）提供驱动信号。
对驱动电路的各种要求，因换流器件的不同而异。
同时，一些开发商开发了许多适宜各种换流器件的专用驱动模块。
有些品牌、型号的变频器直接采用专用驱动模块。
但是，大部分的变频器采用驱动电路。
从修理的角度考虑，这里介绍较典型的驱动电路。
图2.2是较常见的驱动电路（驱动电路电源见图2.3）。
驱动电路由隔离放大电路、驱动放大电路和驱动电路电源组成。
三个上桥臂驱动电路是三个独立驱动电源电路，三个下桥臂驱动电路是一个公共的驱动电源电路。
2）保护电路
当变频器出现异常时，为了使变频器因异常造成的损失减少到最小，甚至减少到零。
每个品牌的变频器都很重视保护功能，都设法增加保护功能，提高保护功能的有效性。
在变频器保护功能的领域，厂商可谓使尽解数，作好文章。
这样，也就形成了变频器保护电路的多样性和复杂性。
有常规的检测保护电路，软件综合保护功能。
有些变频器的驱动电路模块、智能功率模块、整流逆变组合模块等，内部都具有保护功能。
图2.4所示的电路是较典型的过流检测保护电路。
由电流取样、信号隔离放大、信号放大输出三部分组成。
3）开关电源电路
开关电源电路向操作面板、主控板、驱动电路及风机等电路提供低压电源。
图2.5富士G11型开关电源电路组成的结构图。
直流高压P端加到高频脉冲变压器初级端，开关调整管串接脉冲变压器另一个初级端后，再接到直流高压N端。
开关管周期性地导通、截止，使初级直流电压换成矩形波。
由脉冲变压器耦合到次级，再经整流滤波后，获得相应的直流输出电压。
它又对输出电压取样比较，去控制脉冲调宽电路，以改变脉冲宽度的方式，使输出电压稳定。
4）主控板上通信电路
当变频器由可编程（PLC）或上位计算机、人机界面等进行控制时，必须通过通信接口相互传递信号。
图2.6是LG变频器的通讯接口电路。
频器通信时，通常采用两线制的RS485接口。
西门子变频器也是一样。
两线分别用于传递和接收信号。
变频器在接收到信号后传递信号之前，这两种信号都经过缓冲器A1701、75176B等集成电路，以保证良好的通信效果。
所以，变频器主控板上的通信接口电路主要是指这部分电路，还有信号的抗干扰电路。
5）外部控制电路
变频器外部控制电路主要是指频率设定电压输入，频率设定电流输入、正转、反转、点动及停止运行控制，多档转速控制。
频率设定电压（电流）输入信号通过变频器内的A/D转换电路进入CPU。
其他一些控制通过变频器内输入电路的光耦隔离传递到CPU中。
在下面文章中,上传了有关变频器的维修知识供大家分享!
根据大家对我的提议以及对我的支持，现在将一些变频器最基本，基础的知识贡献给大家
变频器开关电源电路，变频器开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
我们公司产品开关电源电路如下图，是由UC3844组成的开关电路：
开关电源主要有以下特点:
1,体积小,重量轻:
由于没有工频变频器，所以体积和重量吸有线性电源的20~30%2，功耗小，效率高：
功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管的上功耗小，转化效率高，一般为60~70%，而线性电源只有30~40%
二极管限幅电路
限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。
其特点是：
当输入信号电压在某一范围时，电路处于线性放大状态，具有恒定的放大倍数，而超出此范围，进入非线性区，放大倍数接近于零或很低。
在变频器电路设计中要求也是很高的，要做一个好的变频器维修技术员，了解它也相当重要。
1、二极管并联限幅器电路图如下所示：
2、二极管串联限幅电路如下图所示：
变频器控制电路组成
如图1所示，控制电路由以下电路组成：
频率、电压的运算电路、主电路的电压、电流检测电路、电动机的速度检测电路、将运算电路的控制信号进行放大的驱动电路，以及逆变器和电动机的保护电路。
在图1点划线内，无速度检测电路为开环控制。
在控制电路增加了速度检测电路，即增加速度指令，可以对异步电动机的速度进行控制更精确的闭环控制。
1）运算电路将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。
2）电压、电流检测电路 与主回路电位隔离检测电压、电流等。
3）驱动电路 为驱动主电路器件的电路，它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。
4）I/0输入输出电路 为了变频器更好人机交互，变频器具有多种输入信号的输入（比如运行、多段速度运行等）信号，还有各种内部参数的输出“比如电流、频率、保护动作驱动等）信号。
5）速度检测电路 以装在异步电动轴机上的速度检测器（TG、PLG等）的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。
6）保护电路 检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
逆变器控制电路中的保护电路，可分为逆变器保护和异步电动机保护两种，保护功能如下
变频器驱动电路的HCPL-316J特性
HCPL-316J是由Agilent公司生产的一种IGBT门极驱动光耦合器，其内部集成集电极发射极电压欠饱和检测电路及故障状态反馈电路，为驱动电路的可靠工作提供了保障。
其特性为：
兼容CMOS/TYL电平；
光隔离，故障状态反馈；
开关时间最大500ns；
“软”IGBT关断；
欠饱和检测及欠压锁定保护；
过流保护功能；
宽工作电压范围（15～30V）；
用户可配置自动复位、自动关闭。
DSP与该耦合器结合实现IGBT的驱动，使得IGBTVCE欠饱和检测结构紧凑，低成本且易于实现，同时满足了宽范围的安全与调节需要。
HCPL-316J保护功能的实现 HCPL-316J内置丰富的IGBT检测及保护功能，使驱动电路设计起来更加方便，安全可靠。
其中下面详述欠压锁定保护（UVLO）和过流保护两种保护功能的工作原理：
（1）IGBT欠压锁定保护（UVLO）功能
在刚刚上电的过程中，芯片供电电压由0V逐渐上升到最大值。
如果此时芯片有输出会造成IGBT门极电压过低，那么它会工作在线性放大区。
HCPL316J芯片的欠压锁定保护的功能（UVLO）可以解决此问题。
当VCC与VE之间的电压值小于12V时，输出低电平，以防止IGBT工作在线性工作区造成发热过多进而烧毁。
示意图详见图1中含UVLO部分。
图1HCPL-316J内部原理图
（2）IGBT过流保护功能
HCPL-316J具有对IGBT的过流保护功能，它通过检测IGBT的导通压降来实施保护动作。
同样从图上可以看出，在其内部有固定的7V电平，在检测电路工作时，它将检测到的IGBTC～E极两端的压降与内置的7V电平比较，当超过7V时，HCPL-316J芯片输出低电平关断IGBT，同时，一个错误检测信号通过片内光耦反馈给输入侧，以便于采取相应的解决措施。
在IGBT关断时，其C～E极两端的电压必定是超过7V的，但此时，过流检测电路失效，HCPL-316J芯片不会报故障信号。
实际上，由于二极管的管压降，在IGBT的C～E极间电压不到7V时芯片就采取保护动作。
整个电路板的作用相当于一个光耦隔离放大电路。
它的核心部分是芯片HCPL-316J，其中由控制器（DSP-TMS320F2812）产生XPWM1及XCLEAR*信号输出给HCPL-316J，同时HCPL-316J产生的IGBT故障信号FAULT*给控制器。
同时在芯片的输出端接了由NPN和PNP组成的推挽式输出电路,目的是为了提高输出电流能力，匹配IGBT驱动要求。
当HCPL-316J输出端VOUT输出为高电平时，推挽电路上管（T1）导通，下管（T2）截止，三端稳压块LM7915输出端加在IGBT门极（VG1）上，IGBTVCE为15V，IGBT导通。
当HCPL-316J输出端VOUT输出为低电平时，上管（T1）截止，下管（T1）导通，VCE为-9V，IGBT关断。
以上就是IGBT的开通关断过程。
电器修理、电路设计都是要通过分析电路原理图，了解电器的功能和工作原理，才能得心应手开展工作的。
首先要有过硬的基本功，要能对有技术参数的电路原理图进行总体了解，能进行划分功能模块，找出信号流向，确定元件作用。
若不知电路的作用，可先分析电路的输入和输出信号之间的关系。
如信号变化规律及它们之间的关系、相位问题是同相位，或反相位。
电路和组成形式，是放大电路，振荡电路，脉冲电路，还是解调电路。
会划分功能块，能按照不同的功能把整机电路的元件进行分组，让每个功能块形成一个具体功能的元件组合，如基本放大电路，开关电路，波形变换电路等。
要掌握分析常用电路的几种方法，熟悉每种方法适合的电路类型和分析步骤。
１．交流等效电路分析法首先画出交流等效电路，再分析电路的交流状态，即：
电路有信号输入时，电路中各环节的电压和电流是否按输入信号的规律变化、是放大、振荡，还是限幅削波、整形、鉴相等。
２．直流等效电路分析法画出直流等效电路图，分析电路的直流系统参数，搞清晶体管静态工作点和偏置性质，级间耦合方式等。
分析有关元器件在电路中所处状态及起的作用。
例如：
三极管的工作状态，如饱和、放大、截止区，二极管处于导通或截止等。
３．频率特性分析法主要看电路本身所具有的频率是否与它所处理信号的频谱相适应。
粗略估算一下它的中心频率，上、下限频率和频带宽度等，例如：
各种滤波、陷波、谐振、选频等电路。
４．时间常数分析法主要分析由Ｒ、Ｌ、Ｃ及二极管组成的电路、性质。
时间常数是反映储能元件上能量积累和消耗快慢的一个参数。
若时间常数不同，尽管它的形式和接法相似，但所起的作用还是不同，常见的有耦合电路、微分电路、积分电路、退耦电路、峰值检波电路等。
集成电路应用电路图具有下列一些功能：
①它表达了集成电路各引脚外电路结构、元器件参数等，从而表示了某一集成电路的完整工作情况。
②有些集成电路应用电路中，画出了集成电路的内电路方框图，这时对分析集成电路应用电路是相当方便的，但这种表示方式不多。
③集成电路应用电路有典型应用电路和实用电路两种，前者在集成电路手册中可以查到，后者出现在实用电路中，这两种应用电路相差不大，根据这一特点，在没有实际应用电路图时可以用典型应用电路图作参考，这一方法修理中常常采用。
④一般情况集成电路应用电路表达了一个完整的单元电路，或一个电路系统，但有些情况下一个完整的电路系统要用到两个或更多的集成电路。
2．集成电路应用电路特点
集成电路应用电路图具有下列一些特点：
①大部分应用电路不画出内电路方框图，这对识图不利，尤其对初学者进行电路工作分析时更为不利。
②对初学者而言，分析集成电路的应用电路比分析分立元器件的电路更为困难，这是对集成电路内部电路不了解的原缘，实际上识图也好、修理也好，集成电路比分立元器件电路更为方便。
③对集成电路应用电路而言，大致了解集成电路内部电路和详细了解各引脚作用的情况下，识图是比较方便的。
这是因为同类型集成电路具有规律性，在掌握了它们的共性后，可以方便地分析许多同功能不同型号的集成电路应用电路。
3．集成电路应用电路识图方法和注意事项
分析集成电路的方法和注意事项主要有下列几点：
（1）了解各引脚的作用是识图的关键
了解各引脚的作用可以查阅有关集成电路应用手册。
知道了各引脚作用之后，分析各引脚外电路工作原理和元器件作用就方便了。
知道①脚是输入引脚，那么与①脚所串联的电容是输入端耦合电路，与①脚相连的电路是输入电路。
（2）了解集成电路各引脚作用的三种方法
了解集内电路方框图分析；
三是根据集成电路的应用电路中各引脚外电路特征进行分析。
对第三种方法要求有比较好的电路分析基础。
成电路各引脚作用有三种方法：
一是查阅有关资料；
二是根据集成电路的
（3）电路分析步骤
集成电路应用电路分析步骤如下：
①直流电路分析。
这一步主要是进行电源和接地引脚外电路的分析。
注意：
电源引脚有多个时要分清这几个电源之间的关系，例如是否是前级、后级电路的电源引脚，或是左、右声道的电源引脚；
对多个接地引脚也要这样分清。
分清多个电源引脚和接地引脚，对修理是有用的。
②信号传输分析。
这一步主要分析信号输入引脚和输出引脚外电路。
当集成电路有多个输入、输出引脚时，要搞清楚是前级还是后级电路的输出引脚；
对于双声道电路还分清左、右声道的输入和输出引脚。
③其他引脚外电路分析。
例如找出负反馈引脚、消振引脚等，这一步的分析是最困难的，对初学者而言要借助于引脚作用资料或内电路方框图。
④有了一定的识图能力后，要学会总结各种功能集成电路的引脚外电路规律，并要掌握这种规律，这对提高识图速度是有用的。
例如，输入引脚外电路的规律是：
通过一个耦合电容或一个耦合电路与前级电路的输出端相连；
输出引脚外电路的规律是：
通过一个耦合电路与后级电路的输入端相连。
⑤分析集成电路的内电路对信号放大、处理过程时，最好是查阅该集成电路的内电路方框图。
分析内电路方框图时，可以通过信号传输线路中的箭头指示，知道信号经过了哪些电路的放大或处理，最后信号是从哪个引脚输出。
⑥了解集成电路的一些关键测试点、引脚直流电压规律对检修电路是十分有用的。
OTL电路输出端的直流电压等于集成电路直流工作电压的一半；
ＯＣＬ电路输出端的直流电压等于０Ｖ；
ＢＴＬ电路两个输出端的直流电压是相等的，单电源供电时等于直流工作电压的一半，双电源供电时等于０Ｖ。
当集成电路两个引脚之间接有电阻时，该电阻将影响这两个引脚上的直流电压；
当两个引脚之间接有线圈时，这两个引脚的直流电压是相等的，不等时必是线圈开路了；
当两个引脚之间接有电容或接ＲＣ串联电路时，这两个引脚的直流电压肯定不相等，若相等说明该电容已经击穿。
⑦一般情况下不要去分析集成电路的内电路工作原理，这是相当复杂的。
一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。
其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。
好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中卸可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。
同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。
因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。
按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。
下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。
让我们从电源电路开始。
一、电源电路的功能和组成每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。
电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。
常见的家用电器中多数要用到直流电源。
直流电源的最简单的供电方法是用电池。
但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。
电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从220伏市电变换成直流电，应该先把220伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。
有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。
因此整流电源的组成一般有四大部分，见图l。
其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路
（1）半波整流
半波整流电路只需一个二极管，见图2（a）。
在交流电正半周时VD导通，负半周时VD截止．负载R，。
上得到的是脉动的直流电。
（2）全波整流
全波整流要用两个二极管，而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈，见图2（b）。
负载R1。
上得到的是脉动的全波整流电流，输出电压比半波整流电路高。
（3）全波桥式整流
用4个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图2（c）。
负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。
（4）倍压整流
>
用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压。
图2（d）是一个二倍压整流电路。
当U2为负半周时VDl导通，Cl被充电，C1上最高电压可接近1．4U2；
当U2正半周时VD2导通，Cl上的电压和U2叠加在一起对C2充电，使C2上电压接近2．8U2，是Cl上电压的2倍，所以叫倍压整流电路。
三、滤波电路
整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可得到平滑的直流电。
（1）电容滤波
把电容器和负载并联，如图3（a），正半周时电容被充电，负半周时电容放电，就可使负载上得到平滑的直流电。
（2）电感滤波
把电感和负载串联起来，如图3（b），也能滤除脉动电流中的交流成分。
（3）l、C滤波
用1个电感和1个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字母“L”，被称为L型，见图3（c）。
用1个电感和2个电容的滤波电路因为象字母“x，'
，被称为丌型，见图3（d），这是滤波效果较好的电路。
（4）RC滤波
电感器的成本高、体积大，所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成RC滤波电路。
同样，它也有L型，见图3（e）；
n型，见图3（f）。
四、稳压电路
交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随之变动，因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源。
（1）稳压管并联稳压电路用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压电路，见图4（a）。
图中R是限流电阻。
这个电路的输出电流很小，它的输出电压等于稳压管的稳定电压值V；
。
（2）串联型稳压电路
有放大和负反馈作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路。
它的电路和框图见图4（b）、（c）。
它是从取样电路（R3、R4）中检测出输出电压的变动，与基准电压（Vz）比较并经放大器（VT2）放大后加到调整管（VTl）上，使调整管两端的电压随着变化。
如果输出电压下降，就使调整管管压降也降低，于是输出电压被提升；
如果输出电压上升，就使调整管管压降也上升，于是输出电压被压低，结果就使输出电压基本不变。
在这个电路的基础上发展成很多变型电路或增加一些辅助电路，如用复合管作调整管，输出电压可调的电路，用运算放大器作比较放大的电路，以及增加辅助电源和过流保护电路等。
（3）开关型稳压电路．
近年来广泛应用的新型稳珏电源是开关型稳压电源。
它的调整管工作在开关状态，本身功耗相小，所以有效率高、体积小等优点，但电路比较复杂。
开关稳压电源从原理上分有很多种。
它的基本原理框图见图4（d）。
图中电感L和电容C是储能和滤波元件，二极管VD是调整管在关断状态时为L、C滤波器提供电流通路的续流二极管。
开关稳压电源的开关频率都很高，一般为几～几十千赫，所以电感器的体积不很大，输出电压中的高次谐波也不多。
它的基本工作原理是：
从取样电路（R3、R4）中检测出取样电压经比较放大后去控制一个矩形波发生器。
矩形波发生器的输出脉冲是控制调整管（VT）的导通和截止时间的。
如果输出电压U。
因为电网电压或负载电流的变动而降低，就会使矩形波发生器的输出脉冲变宽，于是调整管导通时间增大，使L、C储能电路得到更多的能量，结果是使输出电压U。
被提升，达到了稳定输出电压的目的。
升级会员 