在變頻器驅(qū)動(dòng)線(xiàn)路中，為了保證控制端和驅(qū)動(dòng)端的電氣隔離，會(huì)使用光耦芯片作為控制信號(hào)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的耦合元件。其中，比較常見(jiàn)的光耦芯片有6腳，8腳，16腳幾種封裝，比如HCPL3150，HCPL316J，PC923，PC929，TLP350，TLP520，F(xiàn)OD3120等，其中16腳封裝的還集成了管壓降檢測(cè)功能，下面以PC923，PC929為例，介紹一下光耦芯片的作用和功能。

PC923是8腳封裝的光耦芯片，一般用于上三橋IGBT的驅(qū)動(dòng)。PC929則為16腳封裝，用于驅(qū)動(dòng)下三橋IGBT，因?yàn)镻C929帶有IGBT保護(hù)電路和OC信號(hào)輸出電路，下三橋IGBT發(fā)射極Vce共用直流母線(xiàn)的負(fù)極，更方便于檢測(cè)IGBT導(dǎo)通管壓降，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)和輸出報(bào)警信號(hào)的任務(wù)。

一、運(yùn)行原理

PC923的相關(guān)參數(shù)：輸入IF電流5∽20mA，電源電壓15∽35V，輸出峰值電流±0.4A，隔離電壓5000V，開(kāi)通/關(guān)斷時(shí)間0.5μs?？芍苯域?qū)動(dòng)50A/1200V以下的IGBT模塊。PC923的電路結(jié)構(gòu)同TLP250等相近，但輸出引腳不一樣。5、8腳之間可接入限流電阻，限制輸出電流以保護(hù)內(nèi)部V1、V2三極管。常規(guī)應(yīng)用，是將5、8腳短接，接入供電電源的正極。如果將輸出側(cè)引線(xiàn)改動(dòng)一下，也可以與TLP520、3120等互為代換。

PC929的相關(guān)參數(shù)與PC923相接近，在電路結(jié)構(gòu)上要復(fù)雜的多。1、2腳為內(nèi)部發(fā)光二極管陰極，3腳為發(fā)光管陽(yáng)極，1、3腳構(gòu)成了信號(hào)輸入端。4、5、6、7腳為空端子。輸入信號(hào)經(jīng)內(nèi)部光電耦合器、放大器隔離處理后經(jīng)接口電路輸入到推挽式輸出電路。10、14腳為輸出側(cè)供電負(fù)極，13腳為輸出側(cè)供電正端，12腳為輸出級(jí)供電端，一般應(yīng)用中將13、12腳短接。11腳為驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端，經(jīng)柵極電阻接IGBT或后置功率放大電路。PC929的9腳為IGBT管壓降信號(hào)檢測(cè)腳，9、10腳經(jīng)外電路并聯(lián)于IGBT的C、E極上。IGBT在額定電流下的正常管壓降僅為3V左右。異常管壓降的產(chǎn)生表明了IGBT運(yùn)行在過(guò)流狀態(tài)下。PC929的8腳為IGBT管子的OC（過(guò)載、過(guò)流、短路）信號(hào)輸出腳，由外接光耦合器將故障信號(hào)返回給CPU。

PC929內(nèi)部IGBT保護(hù)電路的動(dòng)作過(guò)程：在正常狀態(tài)下， 2、3腳輸入脈沖信號(hào)電流，11腳相繼產(chǎn)生+16V和-10V的輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。此時(shí)PC929的8（FS）腳一直為高電平狀態(tài)；當(dāng)所驅(qū)動(dòng)的IGBT管子流過(guò)異常電流時(shí)，IGBT的導(dǎo)通管壓降迅速上升，使9腳電壓達(dá)到故障報(bào)警閥值（7V），PC929內(nèi)部的IGBT保護(hù)電路工作，11腳輸出的正向激勵(lì)電壓降低，使IGBT的導(dǎo)通電流下降，同時(shí)控制8腳內(nèi)部的三極管Q3導(dǎo)通，輸出一個(gè)低電平的OC故障信號(hào)，經(jīng)外接光耦送入CPU，CPU據(jù)過(guò)流情況實(shí)施保護(hù)停機(jī)。

在單獨(dú)維修電源/驅(qū)動(dòng)板的上電檢測(cè)中，因PC929的9、10腳與IGBT模塊脫離，一接受運(yùn)行信號(hào)，8腳即報(bào)出OC故障信號(hào)，11腳輸出脈沖電壓也被內(nèi)部IGBT保護(hù)電路所嵌制，致使無(wú)法測(cè)出PC929的工作狀態(tài)。需采取相應(yīng)措施，解除PC929的管壓降檢測(cè)功能，強(qiáng)制電路正常工作，達(dá)到方便檢測(cè)的目的。解除PC929的管壓降檢測(cè)功能的具體做法是：將PC929的9腳和10腳短接。這樣即使啟動(dòng)變頻器來(lái)測(cè)試輸出波形，也不會(huì)報(bào)OC故障了。

二、由PC923、929構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路

PC923光耦，由CPU主板來(lái)的脈沖信號(hào)經(jīng)R66加到3腳，在輸入信號(hào)低電平期間，PC923形成由+5V，2、3腳內(nèi)部發(fā)光二極管、信號(hào)源電路到地的輸入電流通路，PC923內(nèi)部輸出電路的V1三極管導(dǎo)通，6腳輸出高電平信號(hào)（18V峰值），經(jīng)R65為驅(qū)動(dòng)后置放大電路的Q10提供正向偏流，Q10的導(dǎo)通將正供電電壓經(jīng)柵極電阻R91引入到IGBT的G極，IGBT開(kāi)通；在輸入信號(hào)的高電平期間，PC923的3腳也為+5V高電平，因而無(wú)輸入電流通路，PC923內(nèi)部輸出電路的V2三極管導(dǎo)通，6腳轉(zhuǎn)為負(fù)壓輸出（10V峰值），也經(jīng)R65為驅(qū)動(dòng)后置放大電路的Q11提供了正向偏流，Q11的導(dǎo)通將供電的負(fù)10V電壓——IGBT的截止電壓經(jīng)柵極電阻R91引入到IGBT的G極，IGBT關(guān)斷。在待機(jī)狀態(tài)，PC923的3腳輸入信號(hào)一直維持在+5V高電平狀態(tài)，則驅(qū)動(dòng)電路一直輸出-10V的截止電壓，加到CN1觸發(fā)端子上，IGBT一直維持于可靠的截止?fàn)顟B(tài)上。

PC929驅(qū)動(dòng)IC是兼有對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖隔離放大和模塊故障檢測(cè)雙重“身份”的。由CPU主板來(lái)的脈沖信號(hào)從1/2、3腳輸入到PC929內(nèi)部的光電耦合器，從11腳輸出后，經(jīng)Q13、Q15兩級(jí)互補(bǔ)式電壓跟隨器的功率放大后，引入IGBT2的G極。此為驅(qū)動(dòng)脈沖的信號(hào)傳輸電路路；?PC929的9腳為模塊故障檢測(cè)信號(hào)輸入腳。正常工作狀態(tài)下，PC929的11腳輸出正的激勵(lì)脈沖電壓，使Q13導(dǎo)通，Q15截止。Q13的導(dǎo)通，將正偏壓加到IGBT2的G極上，IGBT2進(jìn)入飽合開(kāi)通狀態(tài)。忽略IGBT導(dǎo)通管壓降的話(huà)，IGBT2的導(dǎo)通即將U輸出端與負(fù)直流供電端N短接起來(lái)，提供輸出交流電壓的負(fù)半波通路，在導(dǎo)通期間，只要變頻器是在額定電流以?xún)?nèi)運(yùn)行，IGBT2的正常管壓降應(yīng)在3V以下。

管壓降檢測(cè)電路中的D24二極管和C48組成消噪電路，以避免負(fù)噪聲干擾引起誤碼保護(hù)動(dòng)作。

R91將驅(qū)動(dòng)脈沖引入到IGBT管子的G極，表面看來(lái)，這是一只限流電阻，限制流入IGBT管子的驅(qū)動(dòng)（充電）電流，因管子的開(kāi)通速度越快越好，開(kāi)通時(shí)間越短越好，電阻的阻值就不能太大，以避免與IGBT管子的輸入結(jié)電容形成一個(gè)較大時(shí)間常數(shù)的延時(shí)電路，這是不希望出現(xiàn)的。但過(guò)激勵(lì)也會(huì)導(dǎo)致IGBT的損壞。此電阻多為Ω級(jí)功率電阻，隨變頻器功率的增加其阻值而減小。此電阻還有一個(gè)“真名”，叫柵極補(bǔ)償電阻，因?yàn)镮GBT管子的觸發(fā)引線(xiàn)有一定長(zhǎng)度，觸發(fā)脈沖又是數(shù)千赫茲的高頻信號(hào)，所以有一定的引線(xiàn)電感存在，而引線(xiàn)電感會(huì)引起觸發(fā)脈沖的畸變，產(chǎn)生?“電壓過(guò)沖”現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成IGBT管子的誤開(kāi)通而造成損壞。接入R82可對(duì)引線(xiàn)電感有所補(bǔ)償，盡量使引線(xiàn)呈現(xiàn)電阻特性而不是電感特性，有效緩解引線(xiàn)電感造成的電壓過(guò)沖現(xiàn)象。

R92并接于IGBT管子的G、E極間，第一個(gè)好處就是，將IGBT管子輸入端的高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。我們新購(gòu)得的IGBT逆變模塊，出廠前是用短路線(xiàn)將G、E極短接的，這樣萬(wàn)一有異常電壓（如靜電）加到G、E極時(shí)，短路線(xiàn)將很快將此一異常電壓吸收，而避免了IGBT管子因輸入端子遭受沖擊而損壞。電路中并聯(lián)R92也有同樣的用處，在一定程度上將輸入的“差分電壓”變?yōu)榱恕肮材ｋ妷骸?，消解了異常輸入電壓的沖擊作用；R92對(duì)瞬態(tài)干擾有一定的作用，又可稱(chēng)之為“消噪電阻”；R92并接于IGBT管子的G、E極間，與IGBT的G、E結(jié)電容相并聯(lián)，此電阻又被稱(chēng)為“旁路電阻”，將瞬態(tài)干擾造成的對(duì)G、E結(jié)電容的充電電流“旁路掉”，以避免其誤開(kāi)通。R92又形成了IGBT管子輸入結(jié)電容的電荷泄放通路，能提高電荷的泄放速度，對(duì)于只采用單電壓供電（無(wú)負(fù)供電電壓）的驅(qū)動(dòng)電路，此電阻的作用尤其重要。

三、PC923、929構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路的檢測(cè)方法

1、靜態(tài)檢測(cè)：

電路處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，相對(duì)于+5V供電的地端，PC923的2、3腳電壓都為5V，直接測(cè)量2、3腳之間電壓差為0V；以驅(qū)動(dòng)電源的OV為O電位參考點(diǎn)，CN1觸發(fā)引線(xiàn)端子的1線(xiàn)應(yīng)為-10V。PC923、PC929的脈沖輸出腳和后置放大器的中點(diǎn)電壓都為-10V。??檢測(cè)CN1端子的1線(xiàn)為OV，故障原因?yàn)椋?/p>

• 驅(qū)動(dòng)電源穩(wěn)壓二極管擊穿短路；
• 柵極電阻R91開(kāi)路。?

檢測(cè)CN1端子的1線(xiàn)為+18V左右，故障原因?yàn)椋?/p>

• PC923的后置放大電路中的Q10短路；
• PC923內(nèi)部輸出電路中的V1短路；
• 檢查PC923的2、3腳如有電壓輸入，如1、2V，故障原因?yàn)榍凹?jí)信號(hào)電路故障，使PC923形成了輸入電流的通路。

2、動(dòng)態(tài)檢測(cè)：

電路靜態(tài)時(shí)測(cè)得CN1端子1線(xiàn)上有正常的-10V截止電壓，及測(cè)量各靜態(tài)工作點(diǎn)基本正常（其實(shí)各檢測(cè)點(diǎn)都表現(xiàn)為供電電壓），要進(jìn)一步檢查動(dòng)態(tài)——對(duì)脈沖信號(hào)的傳輸能力，驗(yàn)證電路確無(wú)故障或使隱蔽故障暴露出來(lái)。

但要注意的是，因?yàn)樵跈z修中電源/驅(qū)動(dòng)板與主電路已經(jīng)脫開(kāi)，CN1、CN2觸發(fā)端子是空置的，并未接入IGBT，而且在未查明驅(qū)動(dòng)電路是否工作正常之前，也是絕不允許在IGBT接入530V直流供電的情況下，連接驅(qū)動(dòng)電路并檢查驅(qū)動(dòng)電路的故障的。因?yàn)镮GBT的脫開(kāi)，驅(qū)動(dòng)電路輸出的脈沖無(wú)論正常與否，只要按一下操作面板的起動(dòng)（FWD）或運(yùn)行（RUN）按鍵，操作顯示面板即跳出OC故障。原因在于驅(qū)動(dòng)芯片PC929在脈沖信號(hào)傳輸期間，PC929的9腳內(nèi)部電路與外部元件構(gòu)成的IGBT管壓降檢測(cè)電路，因IGBT的未接入（相當(dāng)于開(kāi)路），而檢測(cè)到極大的管壓降信號(hào)，而向CPU報(bào)出OC信號(hào)，CPU采取了停機(jī)保護(hù)措施。必須采取相應(yīng)手段，屏蔽掉驅(qū)動(dòng)電路對(duì)IGBT管壓降檢測(cè)功能，令CPU正常發(fā)送六路脈沖，以利驅(qū)動(dòng)電路的進(jìn)一步檢修。