在變頻器驅(qū)動線路中，為了保證控制端和驅(qū)動端的電氣隔離，會使用光耦芯片作為控制信號轉(zhuǎn)驅(qū)動信號的耦合元件。其中，比較常見的光耦芯片有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。PC929則為16腳封裝，用于驅(qū)動下三橋IGBT，因為PC929帶有IGBT保護電路和OC信號輸出電路，下三橋IGBT發(fā)射極Vce共用直流母線的負極，更方便于檢測IGBT導(dǎo)通管壓降，從而實現(xiàn)過流保護和輸出報警信號的任務(wù)。

一、運行原理

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，開通/關(guān)斷時間0.5μs。可直接驅(qū)動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)引線改動一下，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)光管陽極，1、3腳構(gòu)成了信號輸入端。4、5、6、7腳為空端子。輸入信號經(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)供電負極，13腳為輸出側(cè)供電正端，12腳為輸出級供電端，一般應(yīng)用中將13、12腳短接。11腳為驅(qū)動信號輸出端，經(jīng)柵極電阻接IGBT或后置功率放大電路。PC929的9腳為IGBT管壓降信號檢測腳，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運行在過流狀態(tài)下。PC929的8腳為IGBT管子的OC（過載、過流、短路）信號輸出腳，由外接光耦合器將故障信號返回給CPU。

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

在單獨維修電源/驅(qū)動板的上電檢測中，因PC929的9、10腳與IGBT模塊脫離，一接受運行信號，8腳即報出OC故障信號，11腳輸出脈沖電壓也被內(nèi)部IGBT保護電路所嵌制，致使無法測出PC929的工作狀態(tài)。需采取相應(yīng)措施，解除PC929的管壓降檢測功能，強制電路正常工作，達到方便檢測的目的。解除PC929的管壓降檢測功能的具體做法是：將PC929的9腳和10腳短接。這樣即使啟動變頻器來測試輸出波形，也不會報OC故障了。

二、由PC923、929構(gòu)成的驅(qū)動電路

PC923光耦，由CPU主板來的脈沖信號經(jīng)R66加到3腳，在輸入信號低電平期間，PC923形成由+5V，2、3腳內(nèi)部發(fā)光二極管、信號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（18V峰值），經(jīng)R65為驅(qū)動后置放大電路的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開通；在輸入信號的高電平期間，PC923的3腳也為+5V高電平，因而無輸入電流通路，PC923內(nèi)部輸出電路的V2三極管導(dǎo)通，6腳轉(zhuǎn)為負壓輸出（10V峰值），也經(jīng)R65為驅(qū)動后置放大電路的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。在待機狀態(tài)，PC923的3腳輸入信號一直維持在+5V高電平狀態(tài)，則驅(qū)動電路一直輸出-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狀態(tài)上。

PC929驅(qū)動IC是兼有對驅(qū)動脈沖隔離放大和模塊故障檢測雙重“身份”的。由CPU主板來的脈沖信號從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、Q15兩級互補式電壓跟隨器的功率放大后，引入IGBT2的G極。此為驅(qū)動脈沖的信號傳輸電路路；?PC929的9腳為模塊故障檢測信號輸入腳。正常工作狀態(tài)下，PC929的11腳輸出正的激勵脈沖電壓，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進入飽合開通狀態(tài)。忽略IGBT導(dǎo)通管壓降的話，IGBT2的導(dǎo)通即將U輸出端與負直流供電端N短接起來，提供輸出交流電壓的負半波通路，在導(dǎo)通期間，只要變頻器是在額定電流以內(nèi)運行，IGBT2的正常管壓降應(yīng)在3V以下。

管壓降檢測電路中的D24二極管和C48組成消噪電路，以避免負噪聲干擾引起誤碼保護動作。

R91將驅(qū)動脈沖引入到IGBT管子的G極，表面看來，這是一只限流電阻，限制流入IGBT管子的驅(qū)動（充電）電流，因管子的開通速度越快越好，開通時間越短越好，電阻的阻值就不能太大，以避免與IGBT管子的輸入結(jié)電容形成一個較大時間常數(shù)的延時電路，這是不希望出現(xiàn)的。但過激勵也會導(dǎo)致IGBT的損壞。此電阻多為Ω級功率電阻，隨變頻器功率的增加其阻值而減小。此電阻還有一個“真名”，叫柵極補償電阻，因為IGBT管子的觸發(fā)引線有一定長度，觸發(fā)脈沖又是數(shù)千赫茲的高頻信號，所以有一定的引線電感存在，而引線電感會引起觸發(fā)脈沖的畸變，產(chǎn)生?“電壓過沖”現(xiàn)象，嚴重時會造成IGBT管子的誤開通而造成損壞。接入R82可對引線電感有所補償，盡量使引線呈現(xiàn)電阻特性而不是電感特性，有效緩解引線電感造成的電壓過沖現(xiàn)象。

R92并接于IGBT管子的G、E極間，第一個好處就是，將IGBT管子輸入端的高阻狀態(tài)變?yōu)榈妥锠顟B(tài)。我們新購得的IGBT逆變模塊，出廠前是用短路線將G、E極短接的，這樣萬一有異常電壓（如靜電）加到G、E極時，短路線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妷骸保饬水惓］斎腚妷旱臎_擊作用；R92對瞬態(tài)干擾有一定的作用，又可稱之為“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)，此電阻又被稱為“旁路電阻”，將瞬態(tài)干擾造成的對G、E結(jié)電容的充電電流“旁路掉”，以避免其誤開通。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，對于只采用單電壓供電（無負供電電壓）的驅(qū)動電路，此電阻的作用尤其重要。

三、PC923、929構(gòu)成的驅(qū)動電路的檢測方法

1、靜態(tài)檢測：

電路處于靜止狀態(tài)時，相對于+5V供電的地端，PC923的2、3腳電壓都為5V，直接測量2、3腳之間電壓差為0V；以驅(qū)動電源的OV為O電位參考點，CN1觸發(fā)引線端子的1線應(yīng)為-10V。PC923、PC929的脈沖輸出腳和后置放大器的中點電壓都為-10V。??檢測CN1端子的1線為OV，故障原因為：

• 驅(qū)動電源穩(wěn)壓二極管擊穿短路；
• 柵極電阻R91開路。?

檢測CN1端子的1線為+18V左右，故障原因為：

• 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，故障原因為前級信號電路故障，使PC923形成了輸入電流的通路。

2、動態(tài)檢測：

電路靜態(tài)時測得CN1端子1線上有正常的-10V截止電壓，及測量各靜態(tài)工作點基本正常（其實各檢測點都表現(xiàn)為供電電壓），要進一步檢查動態(tài)——對脈沖信號的傳輸能力，驗證電路確無故障或使隱蔽故障暴露出來。

但要注意的是，因為在檢修中電源/驅(qū)動板與主電路已經(jīng)脫開，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)動電路并檢查驅(qū)動電路的故障的。因為IGBT的脫開，驅(qū)動電路輸出的脈沖無論正常與否，只要按一下操作面板的起動（FWD）或運行（RUN）按鍵，操作顯示面板即跳出OC故障。原因在于驅(qū)動芯片PC929在脈沖信號傳輸期間，PC929的9腳內(nèi)部電路與外部元件構(gòu)成的IGBT管壓降檢測電路，因IGBT的未接入（相當(dāng)于開路），而檢測到極大的管壓降信號，而向CPU報出OC信號，CPU采取了停機保護措施。必須采取相應(yīng)手段，屏蔽掉驅(qū)動電路對IGBT管壓降檢測功能，令CPU正常發(fā)送六路脈沖，以利驅(qū)動電路的進一步檢修。