第六节 单电源模块
    第二代模块的特征是6路信号光耦驱动及控制电路电源为4路15V供电，在2003年左右逐步减少使用，改为单电源模块，称为第三代模块或后续系列的模块，特征是控制电路只使用1路直流15V供电，具有CPU输出信号直接驱动（无需使用光耦）、体积小、成本低、故障率低等优点，因此目前生产的变频空调器全部使用单电源模块。

    一、单电源模块基础知识
    1．型号
    变频空调器通常使用3个公司生产的模块，即日本三洋公司、日本三菱公司和美国飞兆（或译作仙童）公司，海信变频空调器最先使用三洋公司单电源模块，三菱公司模块产品系列最多，使用量也最大，飞兆公司的模块日前才开始使用。模块型号及主要参数见表5-17。

    2．特点
    ①HVIC和LVIC使用专用高压芯片（600V），可以直接从室外机CPU接收信号，无需绝缘电路（如光耦）。
    ②驱动电源使用自举升压电路结构，实现单电源驱动。
    ③三相交流变频输出电路使用平面型IGBT或CSTBT功率芯片，实现更低损耗。
    ④模块6路信号（上桥3路信号和下桥3路信号）输入引脚即CPU输出的6路信号，载波频率为5kHz。
    ⑤采用高电平驱动逻辑，取除了第二代模块低电平驱动方式对电源投入和切断时的时序要求，增强了模块自保护能力，并且可直接由DSP或3V级单片机驱动。
⑥采用高导热性绝缘框架的新型热阻结构，实现了更优良的散热性能，使芯片小型化成为可能，超小型封装也能达到与第二代产品几乎相同的温升。
    ⑦完善内部保护功能，降低故障率。
    ⑧6路信号开启IGBT的标准电压为2.3V，最高2.6V，最低2.1V，关闭IGBT的标准电压为1.4V。室外机处于待机状态即CPU未输出6路信号时，模块引脚电压为0V; CPU控制压缩机运行即输出6路信号时，电压由0V上升至2.3V.
    注1：如果CPU 6路信号输出引脚至模块输入引脚之间接有上拉电阻，将电压拉至5V，则6路信号的相关引脚待机状态为5V、，CPU输出6路信号时，引脚电压由5V下降至2.3V.
    注2：实测压缩机高频运行时及低频运行时电压一直为2.3V，这说明2.3V电压只能代表CPU已输出6路信号，但不能判断是压缩机高频运行信号还是低频运行信号。
    注3：测量模块的引脚电压时，应在压缩机运行前接好万用表的表笔，在运行过程中最好不要动，如果改测其他引脚电压，容易引起模块保护，导致压缩机停机。
    3．作用
    模块的作用是接收CPU输出的6路信号，将直流 300V电压转换为频率可调的电压驱动压缩机运行。在实际应用中，同一个型号的模块既可以驱动交流变频压缩机，又可以驱动直流变频压缩机。
    例如海信KFR-25GW/27BP交流变频空调器，使用飞兆FSBB 15CH60模块，驱动庆安YZR-18R单转子交流变频压缩机；海信KFR-26GW/36ZBP直流变频空调器，也使用飞兆FSBB 15CH60模块，驱动美芝DA89X 1 C-20FZ3单转子直流变转速压缩机。两种机型最主要的区别是：驱动交流变频压缩机的室外机电控系统只设计一个CPU，作用是采集模拟信号和室内机CPU的通信信息，处理后驱动模块；驱动直流变转速压缩机的室外机电控系统设有两个CPU，其中一个、CPU负责和室内机的通信、采集模拟信息等，另外一个CPU则主要负责驱动模块。

    二、内部电路
    1．方框图
    上述型号的单电源模块内部电路方框图基本相同，本节以飞兆FSBB 15CH60模块的应用原理图为例说明，如图5-66所示。其内部由3个HVIC. 1个LVIC. 6个IGBT开关管、6个续流二极管等主要元器件组成。3个HVIC驱动3个上桥（即P侧）IGBT开关管，LVIC驱动3个下桥（即N侧）IGBT开关管。

    2. HVIC功能及作用
    模块内部的3个HVIC结构完全相同，用来驱动3个上桥IGBT。以U相为例进行说明，图5-67所示为HVIC方框图，共有6个引脚，其中OUT引脚在模块内部处理，不与模块外围元器件连接。

   （1）引脚功能
    IN为信号输入引脚，连接CPU的上桥输出信号引脚；OUT为信号输出引脚，连接3个IGBT的基极。
    VCC为15V供电引脚，连接直流15V电压正极；COM为接地引脚，3个HVIC的COM引脚连在一起，并与LVIC的GND引脚一起连接直流15V电压负极。两个引脚的直流15V电压为控制电路电源，向输入电路、电平转换电路和驱动电源欠压锁定电路供电。
    VB为自举升压电路正极，连接升压电容正极；VS为负极，连接上桥与下桥IGBT的中点，即U、V、W输出端。两个引脚的直流15V电压为驱动电路电源，向驱动电路供电。
   （2）单元电路作用
    CPU输出的上桥（Up、Vp、wp）驱动信号直接送至HVIC的输入引脚IN，转换电平后输出至驱动电路，驱动电路放大信号，输出引脚OUT分别驱动3个上桥IGBT的导通与截止。
    驱动电源欠压锁定电路检测自举升压电路产生的直流15V电压，正常时对电路没有影响，当电压低于一定值后使输入电路闭锁，不再处理CPU输出的信号，上桥的3个IGBT保持关断状态，只有电压上升至正常值后才会解除保护。
    说明：驱动电源的直流15V电压过低时只会停止处理CPU输出的上桥信号，不会向CPU输出故障保护信号。
    3. LVIC功能及作用
    模块内部只有一个LVIC，驱动3个下桥IGBT，同时处理欠压保护、过载保护、温度保护。图5-68所示为LVIC内部方框图，其共有11个引脚，其中3个OUT引脚在模块内部处理，不与模块外围元器件连接。

   （1）引脚功能
    VCC为15V供电引脚，连接直流15V电压正极；GND为接地引脚，连接直流15V电压负极。两个引脚的直流15V电压为控制电路电源，向内部电路供电。说明：LVIC供电只有1路控制电路电源，没有驱动电路电源。
    UN、VN、WN为信号输入引脚，连接CPU的下桥信号输出引脚；UOUT、VOUT、WOUT为信号输出引脚，分别连接3个下桥IGBT的基极。
    FO为模块葆护信号输出引脚，连接CPU的模块保护检测引脚；CFO为模块保护输出的脉宽设定引脚，由外接电容的容量决定。
    CSC为过载保护输入引脚（包括过流及短路），外部连接模块电流的取样电阻，内部连接SC（过载）电路。
   （2）单元电路作用
    CPU输出的3路下桥（UN、VN、WN）驱动信号直接送至LVIC的输入引脚IN，转换电平后输出至驱动电路，驱动电路放大信号，输出引脚UOUT、VOUT、WOUT驱动3个下桥IGBT的导通与截止。
    控制电源检测电路检测直流 15V电压，．当低于13V时，输出信号至FO逻辑电路，FO逻辑电路使输入电路不再处理CPU输出的下桥驱动信号，使下桥的3个IGBT保持关断状态，同时FO引脚变为低电平，CPU的模块保护引脚检测后立即停机进行保护。
    温度检测电路的温度传感器检测模块基板表面温度，当温度高于100℃时，输出信号至FO逻辑电路，FO逻辑电路使输入电路不再处理CPU输出的下桥驱动信号，使下桥的3个IGBT保持关断状态，同时FO引脚变为低电平，CPU的模块保护引脚检测后立即停机进行保护。
    CSC引脚的SC电路检测模块电流取样电阻的电压；室外机运行电流正常时，CSC引脚电压低于SC电路的阂值，对电路没有影响；当整机运行电流过大或模块内部IGBT短路引起电流过大时，CSC引脚电压高于SC电路阂值，SC电路输出信号至FO逻辑电路，FO逻辑电路使输入电路不再处理CPU输出的下桥驱动信号，使下桥的3个IGBT保持关断状态，同时FO引脚变为低电平，CPU的模块保护引脚检测后立即停机进行保护。

上一页  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57]  下一页