拆解變頻器電源驅(qū)動板，元器件選型如何？

Big-Bit拆解上一期拆解了眾辰Z8400-2R2G變頻器產(chǎn)品，并分析了其內(nèi)部的顯示按鍵板和主控板兩塊電路板的半導(dǎo)體元器件構(gòu)成。

本期Big-Bit拆解將繼續(xù)分析變頻器產(chǎn)品剩下兩塊電路板——開關(guān)電源驅(qū)動板和電機驅(qū)動控制板。

眾辰變頻器產(chǎn)品拆解

先來看電源驅(qū)動板。量得板子的尺寸為119.0mm×159.8mm，與一臺Kindle Paperwhite(125mm × 174mm)大小相近。

這塊變頻器產(chǎn)品的板子已知半導(dǎo)體元器件如下(圈出的空白部分是拆解過程中脫落的MOS所在位置)：4個光耦半導(dǎo)體元器件、3個霍爾效應(yīng)電流傳感器半導(dǎo)體元器件、6個光耦兼容單通道隔離式柵極驅(qū)動器半導(dǎo)體元器件、1運算放大器半導(dǎo)體元器件、9個整流二極管半導(dǎo)體元器件、1個功率繼電器、1個MOSFET半導(dǎo)體元器件、1個電流模式PWM 控制器半導(dǎo)體元器件、1個三端可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器半導(dǎo)體元器件、7個IGBT半導(dǎo)體元器件、1個整流橋半導(dǎo)體元器件。

變頻器產(chǎn)品的4個光耦半導(dǎo)體元器件都是來自億光電子的EL357N(C)(TA)-G。

EL357N是一款 4 引腳 SOP 封裝的通用晶體管光耦。其關(guān)鍵參數(shù)包括 3750Vrms 的高隔離電壓、80V 的集電極-發(fā)射極耐壓，以及 50%-600% 的電流傳輸比(CTR)。它主要發(fā)揮電氣隔離與信號反饋功能，用于電源監(jiān)控等低速邏輯回路，確保高壓側(cè)與低壓控制側(cè)的可靠隔離，提升系統(tǒng)安全性。

變頻器產(chǎn)品的3個霍爾效應(yīng)電流傳感器半導(dǎo)體元器件是來自成都芯進電子的CC6937S8-3FB005。

CC6937S8高精度霍爾電流傳感器半導(dǎo)體元器件在變頻器驅(qū)動板上，其關(guān)鍵參數(shù)為5A額定電流范圍、400mV/A靈敏度及2500Vrms隔離電壓。主要用于電機的相電流檢測，通過霍爾效應(yīng)將電流轉(zhuǎn)為模擬電壓信號提供給 MCU，實現(xiàn)精確的矢量控制及過流保護功能。

變頻器產(chǎn)品的6個光耦兼容單通道隔離式柵極驅(qū)動器半導(dǎo)體元器件都是來自川士微的CA-IS3211VCJ。

在變頻器驅(qū)動板上，其關(guān)鍵參數(shù)為 5kVrms隔離耐壓、4A/6A峰值拉灌電流驅(qū)動能力及 150V/ns的超高共模瞬態(tài)抑制(CMTI)。它主要負責將 MCU 的低壓控制信號轉(zhuǎn)換為足以驅(qū)動 IGBT 或 MOSFET 開關(guān)的高壓大電流脈沖，在實現(xiàn)功率級與控制級安全隔離的同時，確保功率器件高速可靠地切換。

變頻器產(chǎn)品的運算放大器半導(dǎo)體元器件由于除膠劑腐蝕已拍不清絲印，但除膠前已查到這款運算放大器半導(dǎo)體元器件是來自德州儀器的TL084I。

TL084在電源驅(qū)動板上常用于閉環(huán)反饋與保護。憑借20V/μs壓擺率和±18V寬電壓支持，它能實時監(jiān)測輸出電壓脈動并精確放大信號。其核心功能是實現(xiàn)多路輸出的穩(wěn)壓控制(PWM調(diào)節(jié))及快速過載報警，確保電源供電的絕對穩(wěn)定。

變頻器產(chǎn)品的整流二極管半導(dǎo)體元器件是來自安美半導(dǎo)體的HS1G。

HS1M 系列高效率快恢復(fù)二極管關(guān)鍵參數(shù)如下：1000V高反向耐壓(HS1M)、1A平均電流、75ns超快恢復(fù)時間。在開關(guān)電源驅(qū)動板上負責高頻整流與續(xù)流。在反激電路原邊充當RCD吸收回路的鉗位二極管，吸收開關(guān)管關(guān)斷瞬間的尖峰電壓;或在次級輸出端進行高頻整流，將高頻脈沖轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電，保護功率管不被擊穿。

變頻器產(chǎn)品的功率繼電器半導(dǎo)體元器件是來自宏發(fā)電子的HF115F。

這款功率繼電器半導(dǎo)體元器件關(guān)鍵參數(shù)如下：16A大電流切換能力、5kV線圈觸點間介電強度、10mm爬電距離。在開關(guān)電源電源驅(qū)動板上主要用于軟啟動(緩沖)電路。在變頻器上電初期，它負責旁路限流電阻，使直流母線平壓后切入主回路;同時實現(xiàn)低壓控制電路對高壓強電的物理隔離與聯(lián)鎖，確保啟動安全。

變頻器產(chǎn)品的MOSFET半導(dǎo)體元器件是來自安森美的NDTL03N150CG。

這款NDTL03N150C高壓功率MOSFET半導(dǎo)體元器件關(guān)鍵參數(shù)如下1500V 超高耐壓、2.5A 電流、10.5Ω導(dǎo)通電阻。其極高的 VDSS保證了在母線電壓波動和瞬態(tài)尖峰下的安全性。

變頻器產(chǎn)品的三端可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器半導(dǎo)體元器件是來自美臺半導(dǎo)體的AZ431-A。

這款三端可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器芯片的關(guān)鍵參數(shù)如下：2.5V 基準電壓(精度高達 0.4%)、36V 輸出耐壓、1mA-100mA 吸收電流能力，且具有極低溫度漂移。它是反饋環(huán)路的“電壓標尺”。配合光耦使用，通過 REF 端 實時采樣輸出電壓并與內(nèi)部基準對比，精準控制 PWM 脈寬，從而確保電源在負載波動時仍能輸出極其穩(wěn)定的直流電壓。

變頻器產(chǎn)品的電流模式 PWM 控制器半導(dǎo)體元器件是來自通嘉科技的LD7552BPS。

LD7552B 綠色模式 PWM 控制器關(guān)鍵參數(shù)如下：<20μA 超低啟動電流、500mA 驅(qū)動能力、支持 OVP/OLP 硬件保護，且頻率可調(diào)。它是電源板的控制大腦。負責通過 PWM 信號驅(qū)動高壓 MOSFET 開關(guān)，根據(jù)反饋信號精準調(diào)節(jié)占空比;同時集成綠色模式技術(shù)，在變頻器待機或輕載時顯著降低功耗，并提供過壓及過載保護。

變頻器產(chǎn)品的整流橋是來自樂山希爾電子的ST3516。

這款ST3516 三相玻璃鈍化整流橋關(guān)鍵參數(shù)如下：35A 正向平均電流、1600V 反向重復(fù)峰值電壓、400A 高浪涌電流承受能力。它負責將輸入的三相交流電(AC)通過整流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?DC)，是變頻器主回路供電的核心，其1600V的高耐壓特性能夠確保在電網(wǎng)波動或瞬態(tài)沖擊下，依然能穩(wěn)定地為后續(xù)的直流母線及開關(guān)電源提供能量。

變頻器產(chǎn)品的IGBT有兩種不同的型號，都是來自佳恩半導(dǎo)體。一種為JNG15N120HS2。

JNG15N120HS2高速場截止型IGBT在變頻器電路中，是執(zhí)行功率變換的“強力開關(guān)”，關(guān)鍵參數(shù)如下：1200V 高耐壓、15A 持續(xù)工作電流、2.2V 低飽和壓降。其作用是負責變頻器逆變橋的高頻開關(guān)切換。它將直流母線電壓調(diào)制成可變頻、可變壓的交流電以驅(qū)動電機;憑借其低損耗和高速開關(guān)特性，能顯著提高系統(tǒng)效率并減少發(fā)熱，是主回路功率輸出的核心元器件。

另一種的型號是JNG25T120HS。

這款I(lǐng)GBT的關(guān)鍵參數(shù)如下：1200V高耐壓、25A持續(xù)工作電流(100℃以下)、2.0V 極低飽和壓降，且具備10μs的短路耐受能力。主要用于變頻器逆變橋的大功率開關(guān)切換。負責將直流母線電壓調(diào)制成驅(qū)動電機所需的交流電。

再看這塊變頻器產(chǎn)品的電機驅(qū)動控制板。量得其直徑為28.2mm。

這顆變頻器產(chǎn)品的驅(qū)動IC是來自芯進電子的CC6402。

CC6402是一款單線圈智能風扇驅(qū)動芯片 。它集成了高靈敏度霍爾傳感器和 450mA強力驅(qū)動全橋 ，關(guān)鍵參數(shù)如下：2mA 低功耗及40V瞬態(tài)耐壓。核心功能是提供自啟動堵轉(zhuǎn)保護，防止風扇卡死燒毀，確保變頻器散熱系統(tǒng)在極端環(huán)境下的高可靠性。

Big-Bit拆解總結(jié)

承接上期對主控與顯示板塊的分析，本期拆解進一步分析了眾辰 Z8400-2R2G變頻器產(chǎn)品在電源驅(qū)動板與電機驅(qū)動控制板上的電路方案設(shè)計。

透過這兩塊電路板不僅能看到國產(chǎn)元器件的崛起，更能通過其布線與選型窺見其嚴謹?shù)哪芰孔儞Q邏輯。

開關(guān)電源驅(qū)動板是變頻器產(chǎn)品的心臟與血管，承擔著將電網(wǎng)電能轉(zhuǎn)化為可控機械能的核心任務(wù)。

從能量流向來看，這塊變頻器產(chǎn)品的驅(qū)動板展示了經(jīng)典的“交-直-交”變換拓撲。輸入端，樂山希爾的ST3516整流橋充當了能量的“咽喉”，將三相交流電粗加工為脈動直流。在此過程中，宏發(fā)HF115F功率繼電器配合限流電阻完成了關(guān)鍵的“軟啟動”，避免了上電瞬間浪涌電流對直流母線電容的沖擊。隨后，能量的輸出交由佳恩半導(dǎo)體的IGBT陣列負責，在川士微隔離驅(qū)動器的指揮下，這些IGBT將直流電高頻斬波，還原為頻率電壓可調(diào)的交流電，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。

變頻器產(chǎn)品的驅(qū)動板上密集的HS1G整流二極管是構(gòu)建反激式開關(guān)電源不可或缺的元器件。在電源原邊，部分二極管與阻容元件構(gòu)成了RCD鉗位吸收電路。當MOSFET關(guān)斷時，變壓器漏感會產(chǎn)生極高的尖峰電壓，這些二極管負責將尖峰能量吸收鉗位，防止MOS管過壓擊穿。 在變壓器次級側(cè)，其余的二極管承擔了高頻整流任務(wù)。它們將變壓器輸出的高頻脈沖轉(zhuǎn)化為平滑的直流電，分別為MCU控制板、IGBT驅(qū)動電路以及風扇驅(qū)動板提供相互隔離且穩(wěn)定的獨立電源?？梢哉f，這些二極管保證了整個控制系統(tǒng)的供電純凈度與電氣安全性。

此外，成都芯進的霍爾電流傳感器負責實時捕捉輸出電流，經(jīng)由TI的運算放大器調(diào)理后反饋給主控;而獨立的風扇驅(qū)動板則為系統(tǒng)提供了最后一道熱保護防線。

綜上所述，眾辰Z8400-2R2G變頻器產(chǎn)品在實現(xiàn)高壓功率傳輸與低壓精密控制的物理隔離上做得相當出色。其大量采用國產(chǎn)高性能芯片(如億光光耦、川士微隔離器、佳恩IGBT等)，證明了國產(chǎn)半導(dǎo)體元器件在工業(yè)變頻領(lǐng)域已經(jīng)初步具備了從“能用”到“好用”的替代能力。

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