变频器维修-工控

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                                                                                   旷野之雪

                                                                                   2008.5.16



记忆门(之二)
旷野之雪 发表于:2018/6/20 16:41:42
标签(TAG):故障检修 深度分析

记忆门(之二)

四、专用数据处理器——移位寄存器

   以图1电路实例加以说明。

图1 中达VFD-B型变频器操作显示面板电路

中达VFD-B型变频器操作显示面板电路,为六线式被动型显示面板电路:BJ1通讯端子共有六线,即+5V、GND供电二线、三线主板MCU输入串行数据信号、一线返回按键信息。处理主板MCU来的三线信号和处理键信息,均由8位移位寄存器芯片来完成。由于芯片是用来专门处理显示数据和按键数据的,我在这里姑且称之为专用数据处理器。

图2 74HC165、75HC595芯片引脚及原理框图

  有了图2引脚资料,也许还须再加上时序波形图,再加上内部功能电路图,才能有分析工作原理的条件。也许仍然不够,还须深究对信号的处理细节。移位寄存器芯片属于中规模集成电路,其电路结构较为复杂,这么一通搞下来,费时费力。有简单的办法吗?可由应用电路的构成,倒推芯片所完成的功能。也许换一个路子走,更有效率。

说说我的方法。有了图1,相关电路原理及资料先不管它。先看图,弄明白IC芯片在电路中起到的作用。其中用于处理显示的相关电路部分:

①5组反相器(BU5)为通讯信号传输芯片,其中9、8脚传输的为显示同步时钟(串行脉冲);1、2、3、4脚两组反相器传输的显示数据(串行脉冲),以上是数码管显示所需的两路输入信号。

   ②BU1、BU3用于串行脉冲的再处理,将串行输入转换为8路并行输出(专门处理数码管显示信息)。配合后续电路分析,BU1输出信号经三极管BQ1~BQ8放大,用于数码管的8段显示驱动;BU3输出信号再经BU2进行功率放大,用于6位(7只发光二极管也算作一位,再加上5位数码显示)数码管驱动。

   据此,本电路是根据由MCU主板来(主板MCU发送)的串行脉冲,被动显示的,若显示88888或-----,或无显示,仅有两个可能:

   ①MCU主板未有串行脉冲(显示数据)送至面板,此故障概率较大;

②BU5、BU1、BU2、BU3等电路异常,此故障概率较小。

先不管芯片好坏,测量BU5相关输入、输出引脚的串行脉冲信号,此处推荐采用示波器测量较为准确,若有一路是存在的,则说明主板MCU已经工作(该两路脉冲是主板MCU已经正常工作的标志)。若两路俱无,则故障检修方向已经明确指向排线端子及主板MCU基本工作条件电路。若脉冲正常,而显示异常,检修方向即指向面板电路。

例如针对74HC595芯片,①只要测知输入11脚串行脉冲(显示时钟)和输入14脚串行脉冲(显示数据)正常,②则其余8个“段驱动”信号输出脚,至少有数个脚应有脉冲电压(如2.5V左右)输出。检测该芯片好坏,仅仅需要两个检测步骤。

其中,若数码管显示少笔划,则故障范围已经缩小至BU1和BQ1~BQ8;若其中某位数码管不显示,则故障范围已经缩小至BU3、BU2。

故障检修本来无须费时费力,真的是一桩很简单的事情。看看行程艰难,但一个转身,即达目的地了。

五、混成电路

无法准确归类于运算放大器或数字电路之中,如NE555时基电路,输入为模拟特性,但输出为开关特性。其它如模拟开关电路、D-A、A-D转换电路等,即处理模拟信号,也处理开关量信号,说是“混成电路”,倒比较准确吧。

1、时基电路NE555

NE555时基电路,为电压比较器和R-S基本触发器的混成电路,可方便地构成单稳态(延时、定时)电路、双稳态(开关)电路及无稳态(振荡)电路。其构成电路之简便和应用之广,素有“万能电路”之称。

图3 NE555时基电路原理框图及引脚功能

   如上图所示,R1、R2、R3对供电Vcc分压,使N1比较器基准端(同相输入端)电压为1/3Vcc,N2基准端(反相输入端)电压为2/3Vcc。芯片5脚为调整端,接入上拉或下拉电阻时,可改变两个基准端电压的高低。两路比较器的输出端与R-S触发器的置位和复位相接,从而决定芯片3脚输出端的电平状态。当芯片2脚(/TR端)输入信号电压低于1/3Vcc时,N1输出端为“0”,R-S触发器被置位,芯片3脚变高电平,(在复位信号未输入之前)并保持;当芯片6脚输入电压高于2/3Vcc时,N2输出端为“1”,R-S触发器被复位(在置位信号未输入之前)并保持。芯片4为优先复位端(低电平有效),不用时可接Vcc。

显然,作为开关电路应用时,只要控制芯片2脚电压低于1/3Vcc,电路处于“开”态(3脚为“1”);控制芯片6脚高于2/3Vcc,电路即处于“关”态(3脚为“0”),即为开关(双稳态)电路。

作为振荡电路应用时,仅需在2、6、7脚接入定时元件,即可从3脚取得矩形波脉冲,或从2、6脚取得锯齿波脉冲。典型电路如图4所示:

图4 由NE555构成的多谐振荡器及相关波形图

电路原理简述:上电后,Vcc经R1、R2为C1充电,因C1上电压低于1/3Vcc,内部触发器Q端被置1(/Q端为0,放电管V1处于截止状态),此后C1上电压因充电继续升高,在低于2/3Vcc之前,触发器输出端(参见图3)处于保持状态;直至C1充电电压高于2/3Vcc以后,触发器产生复位动作,Q端被置0,7脚放电管V1导通,C1充电电荷经R2泄放,在VC1低于1/3电压之前,触发器输出端处于保持状态。由R1、R2、C2的定时电路和内部V1放电管相配合,在2、6输入端实现了低于1/3Vcc和高于2/3Vcc的电位变化,从而由内部比较器控制触发器交替做出置1和置0动作,完成了自振荡输出。

改变R1、R2、C1值时,可灵活决定输出脉冲占空比和输出频率,其中(R1+R2)C1,决定锯齿波上升沿(矩形波高电平)时间,R2C1决定锯齿波下降沿(矩形波低电平)时间。

C2为当5脚空置时,添加的消噪电容。

由NE555构成的振荡电路检修要点:

①由C1充放、电幅度可知,2、6脚平均直流电压约为Vcc的一半左右,此为起振标志;当因某种故障原因停振时,可知2、6脚直流电压非0即Vcc(停振或故障标志);

②在脉冲输出状态,3脚不为0V。测量具体直流电压高低,和输出脉冲占空比相关。若输出脉冲占空比接近于50%(R1<<R2)时,3脚测试直流电压应为Vcc的一半左右。

当然,如果测试5脚直流电压,则应等于2/3Vcc。此为内部基准分压电路(含比较器)正常的标志之一。

根据电路结构和信号性质,实际上不难推断出各点波形或直流电压值,由测量得出故障判断,就非常直接和简便了。

2、模拟开关电路

模拟开关,概乎两种:其一,是用电子电路模拟“机械开关”的开关电路,如独立四路双向模拟开关CD4066芯片,其传输信号仍为开、关量电平信号(传输与否受选通端E控制),与可控门的工作原理相仿。此不赘述。

其二,是用电子电路模拟“电位器信号”的开关电路,也为混成电路之一种。电路传输的为模拟量信号。模拟开关起到接通和断开信号的作用,要求有较高的开关速度,在传输模拟信号时又要有良好的线性度,以减小被传输信号的失真。下文针对其二电路,举例说明。

1)电路结构和原理

CD4051芯片,是带禁止端的受二进制(编程)信号控制的8选1模拟开关电路,犹如一刀八掷切换开关,有8个模拟信号输入端,一个模拟信号输出端。

图5  8选1模拟开关CD4051原理框图

INH为“禁止”端,为“1”高电平时,通道处于“断开”状态。当INH=0时:

开关公共端3脚(OUT端)具体与输入脚中的哪个脚接通,即内部等效开关处于何挡,是由A、B、C端输出的二进制码来决定的,见下表(真值表):

需注意:CD4051有三个电源端,除VDD、VSS供电端外,还增设VEE端,这是出于考虑输入信号幅度及输出电平位移方便而设的。

(1)当VDD接供电+5V(或+15V),将VSS、VEE接供电负端时,该电路可传输0~5V(或0~15V)单极性信号;

(2)当VDD接供电+7.5V,将VSS接供电0V,将VEE接供电-7.5V时,电路可传输±7.5V以内的交变信号。或可采取如±5V的供电电源,则电路可传输±5V的交变信号。

总之,输入信号幅度应选择在供电电源电压范围之内,改变供电电源电压,以适应信号输入幅度。

2)故障判断

a)电路静态

测量A、B、C端电平状态,若为“111”,可知芯片3、4脚内部“开关”接通,两脚电压幅度应相等。此时可人为改变4脚电压值,则3脚应作出相应变化;当人为改变A、B、C端电平状态时,可据此时对应开关接通引脚,测量进行判断。

b)电路动态

依据A、B、C端电平变化状态,可知输出端3脚,应为一可变电压信号。

a)、b)状态据其一,可知芯片好坏。

3、D-A、A-D转换器

(暂停)

数字IC芯片的类型浩如烟海,而实际接触到的,往往又是有限的几种。偶尔碰到不常用的陌生芯片,不妨临时抱佛脚:第一步查资料,第二步掌握引脚功能(及相关电路原理),第三步找到检测方法。

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咸庆信

2018年6月20日


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