1引言
在電力電子元件的應(yīng)用設(shè)計(jì)中，一般都會(huì)用到信號(hào)產(chǎn)生電路、控制與驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路，它們的工作可靠性對(duì)功率元件在主電路的工作有重要的影響。如何判斷控制與驅(qū)動(dòng)電路的可靠性就成為設(shè)計(jì)與試驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)重要課題。
本文以PWM控制集成電路SG3524和驅(qū)動(dòng)電路IR2110為例介紹在故障診斷過(guò)程中，如何判斷其工作的可靠性。SG3524是一個(gè)PWM信號(hào)電路，也可以直接驅(qū)動(dòng)IGBT和MOSFET，它具有信號(hào)產(chǎn)生、反饋控制、保護(hù)和延時(shí)起動(dòng)功能，如果在使用中，操作不當(dāng)，容易造成工作失效。如何判斷其工作是否失效，成為一個(gè)比較重要的問(wèn)題，而且經(jīng)常遇到，難以避免。IR2110是一個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)電路，有高低邊驅(qū)動(dòng)功能，也包含有保護(hù)功能，是一種新型器件，采用這種芯片，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，減少裝置的體積與重量，然而，它也容易在使用中損壞，不可避免地會(huì)遇到如何檢驗(yàn)其工作可靠性問(wèn)題。在設(shè)計(jì)中一般是信號(hào)電路和驅(qū)動(dòng)電路都需要，和主電路一起構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)。下面就分別以這兩種常用的元件為例討論其可靠性診斷。
2SG3524的可靠性診斷
在一般的電力電子應(yīng)用電路中，像SG3524一類(lèi)的PWM控制器應(yīng)用很多。
在SG3524內(nèi)部，集成有穩(wěn)壓電源，鋸齒波產(chǎn)生電路，PWM比較電路，誤差比較電路，門(mén)電路，保護(hù)與延時(shí)起動(dòng)電路，如圖1所示，輸入為RT、CT，提供頻率控制功能，其輸出頻率由決定，在使用過(guò)程中，可能會(huì)由于某種原因引起其工作失效。如何判斷其工作的可靠性，應(yīng)從其原理入手，參照其電路框圖，逐步進(jìn)行判斷，診斷過(guò)程分如下幾步。
2.1內(nèi)部參考電源的有效性診斷
由圖1所示的組成框圖可見(jiàn)，SG3524正常工作時(shí)各個(gè)內(nèi)部電路模塊都與＋5V的內(nèi)部參考電源VREF有關(guān)。內(nèi)部參考電源從16腳引出。在芯片加電時(shí)，由16腳的電位就可以判斷內(nèi)部工作電源的有效性。如果16腳的電位在＋5V左右，可以判斷不正常工作的原因不是VREF，需要另外尋找別的原因。
在實(shí)驗(yàn)中，曾對(duì)一個(gè)不正常工作的SG3524進(jìn)行故障診斷，發(fā)現(xiàn)16腳電位只有1V左右，其它環(huán)節(jié)也就不可能正常工作了。
在做這一步診斷測(cè)試時(shí)，另外設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)電路，如圖2所示。把有問(wèn)題的SG3524從原系統(tǒng)取下接入這里的試驗(yàn)電路，除了正負(fù)電源以外，其它引腳都可以不接，只測(cè)16腳電位即可。
2.2鋸齒波的診斷
把對(duì)象SG3524接入一個(gè)簡(jiǎn)單電路，如圖2所示，接好電源，RT、CT接入電路，從7腳引出測(cè)試點(diǎn)，用示波器觀(guān)察有無(wú)鋸齒波輸出，輸出的鋸齒波電位在1V--3V之間，用示波器觀(guān)察，還可以計(jì)算頻率。一般主要是看波形，如果VREF正常而無(wú)鋸齒波輸出，則可判斷振蕩器失效。
2.3PWM比較器的可靠性診斷
在圖2的測(cè)試電路中，再給9腳通過(guò)一個(gè)可變電阻RP加入一個(gè)可變電壓，如果用示波器在輸出端能測(cè)出脈寬可變的PWM波，說(shuō)明PWM比較器的工作是可靠的，下一步診斷的重點(diǎn)放在其它幾個(gè)環(huán)節(jié)。
用同樣的方法，可以判斷誤差放大器的工作可靠性、檢測(cè)比較器CL的工作可靠性、關(guān)斷端10腳的工作可靠性等。如果7腳的鋸齒波正常，9腳電壓可調(diào)而輸出端A、B沒(méi)有PWM波輸出，可以判斷是其內(nèi)部或非門(mén)電路環(huán)節(jié)出了問(wèn)題。
對(duì)于SG3524來(lái)說(shuō)，無(wú)論哪個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題，都影響正常工作。對(duì)于有問(wèn)題的芯片，換上一個(gè)正常的即可。一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)與試驗(yàn)中耐心仔細(xì)，不在無(wú)意中損壞SG3524，它在正常的工作環(huán)境中是很可靠的。其損壞原因多數(shù)為試驗(yàn)工作中的人為差錯(cuò)引起的。
3驅(qū)動(dòng)電路集成芯片IR2110的可靠性診斷
IR2110的失效也多是在設(shè)計(jì)試驗(yàn)中人為差錯(cuò)引起的，但有時(shí)不知不覺(jué)。IR2110的原理電路參見(jiàn)文獻(xiàn)〔1〕。其失效情況多數(shù)是高邊（HO）無(wú)輸出。在系統(tǒng)電路中，如果主電路沒(méi)有工作，自舉電容就沒(méi)有充放電過(guò)程，所以，看不出HO是否工作正常，其測(cè)試電路可以按照?qǐng)D3的接法。輸入信號(hào)自10或12腳引入，在7腳或1腳測(cè)輸出波形，如果有波形，就說(shuō)明高邊輸出正常。在試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了幾起IR2110失效的情況，有單一無(wú)輸出的，也有雙輸出均沒(méi)有的。
測(cè)試時(shí)，11腳是保護(hù)輸入端，要可靠接低電平，如果11腳電位為高，將封鎖輸出。
需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的是，此處把5腳接了低電位，這是一個(gè)有新意的接法，目的是為了在最簡(jiǎn)單的情況下，測(cè)試高邊是否有驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出。
如果要模擬高邊的實(shí)際工作情況，還可以另外接一個(gè)電力電子開(kāi)關(guān)在高邊的簡(jiǎn)單試驗(yàn)電路，由圖3的7腳驅(qū)動(dòng)，觀(guān)察并記錄波形，以次來(lái)判斷系統(tǒng)電路的工作情況，實(shí)現(xiàn)故障診斷。
4結(jié)束語(yǔ)
電路設(shè)計(jì)與試驗(yàn)是一項(xiàng)艱苦的工作，稍有不慎，不自覺(jué)地就可能制造出各種故障情況，而且復(fù)雜多樣。如果準(zhǔn)確地診斷控制與驅(qū)動(dòng)電路的工作可靠性是需要耐心、仔細(xì)工作和系統(tǒng)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的。本文提出的幾個(gè)診斷方法都是在設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的實(shí)踐過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，它是在掌握元器件原理基礎(chǔ)上，逐步深化與提高提高的。在進(jìn)行了控制與驅(qū)動(dòng)電路的故障診斷之后，可以把電路可靠性診斷的工作重點(diǎn)放到主電路上，這在裝置設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中很有實(shí)用價(jià)值。
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