CN203054182U - 一种变频器制动晶体管的故障检测电路 - Google Patents

Abstract

一种变频器制动晶体管的故障检测电路，包括有整流二极管、PNP型三极管及NPN型数字晶体管；整流二极管的阴极连接制动晶体管的集电极，整流二极管的阳极接PNP型三极管的基极，整流二极管的阳极和PNP型三极管的发射极间接有第一电阻器，PNP型三极管的发射极接第一电源端子；PNP型三极管的集电极接NPN型数字晶体管的基极，NPN型数字晶体管的发射极接地，NPN型数字晶体管的集电极分出两支路，一支路通过第一电阻连接至第二电源端子，另一支路接CPU的控制引脚。能够快速判定制动晶体管是否发生短路或破损，并及时作出制动及报警等操作，具有保护器件、减少经济损失优点。

Description

一种变频器制动晶体管的故障检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种故障检测电路，具体是指一种变频器制动晶体管的故障检测电路。

背景技术

现有刹车电路装置中，制动晶体管只是简单地连接在刹车控制回路的输出端，刹车控制回路的输入端连接CPU处理器，而未安装对制动晶体管短路及破损进行检出的电路保护，当制动晶体管发生短路或破损时，不能及时有效使电动机减速，尤其当变频器工作于大惯量的工作场合，若不能及时检出制动晶体管发生短路或破损时，电动机不能迅速停止，一方面会影响变频器主回路电容寿命，另一方面在发生紧急事故时，将可能会加重经济损失。有鉴于此，本发明人针对现有变频器能耗制动晶体管工作中引起的的问题进行了深入研究，本案由此产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变频器制动晶体管的故障检测电路，通过有效检测晶体管工作状态并及时作出制动及报警等操作，能够有效避免发生紧急事故，对电动机及变频器具有保护及延长使用寿命优点。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种变频器制动晶体管的故障检测电路，连接在制动晶体管和CPU之间，主要包括有整流二极管、PNP型三极管及NPN型数字晶体管；整流二极管的阴极连接制动晶体管的集电极，整流二极管的阳极接PNP型三极管的基极，整流二极管的阳极和PNP型三极管的发射极间接有第一电阻器，PNP型三极管的发射极接第一电源端子；PNP型三极管的集电极接NPN型数字晶体管的基极，NPN型数字晶体管的发射极接地，NPN型数字晶体管的集电极分出两支路，一支路通过第一电阻连接至第二电源端子，另一支路接CPU的控制引脚。

所述整流二极管的阳极和PNP型三极管间还连接有一滤波模块，该滤波模块包括第二电阻器、第三电阻器及电容器，第二电阻器连接在整流二极管的阳极和PNP型三极管的基极间，电容器、第三电阻器均并接在所述PNP型三极管的基极和发射极间。

所述NPN型数字晶体管的集电极和CPU的控制引脚间接有简易滤波模块，该简易滤波模块包括第二电阻和电容，第二电阻接在NPN型数字晶体管的集电极和CPU的控制引脚之间，电容一端接CPU的控制引脚，另一端接地。

采用上述方案后，本实用新型一种变频器制动晶体管的故障检测电路，以制动晶体管导通为例，检测工作时，第一电源端子电源出来的电流，从PNP型三极管的发射极流经其基极的电流部分与直接通过第一电阻器的电流部分汇总后，流经整流二极管，最终从制动晶体管的集电极流经发射极；PNP型三极管导通，第一电源端子出来的电流经其发射极流经其集电极，并经过NPN型数字晶体管的基极到发射极；NPN型数字晶体管导通，从第二电源端子经第一电阻流通的电流与从PCU控制引脚出来的电流汇总后，经过NPN型数字晶体管的集电极到其发射极，NPN型数字晶体管导通后，控制引脚端的检测信号从高电平变成低电平，控制引脚根据该信号电平作出相应判断，当此时PCU的控制引脚（对应刹车工作与否的控制引脚）为高电平（高电平有效）时，说明制动晶体管工作状态正常，反之，为低电平时，检测说明制动晶体管已经短路，工作状态错误，由CPU控制切断工作并发出报警信号，一方面避免发生紧急事故，减轻损失，另一方面还起到保护电动机及变频器，延长它们使用寿命。制动晶体管不导通情况，检测分析方式同上，由此本案对现有功能电路进行升级改良，通过检测制动晶体管输出电压和相关驱动晶体管的工作状态，能够快速判定制动晶体管是否发生短路或破损，并及时作出制动及报警等操作，具有保护器件、减少经济损失优点。

附图说明

图1是本新型检测电路的电路原理图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

本新型涉及一种变频器制动晶体管的故障检测电路，连接在制动晶体管DB-IGBT的集电极C和CPU的控制引脚P02之间，CPU的控制引脚P01连接刹车控制回路的输入端口，刹车控制回路的输出端接制动晶体管DB-IGBT的基极，制动晶体管DB-IGBT的发射极E接地。

故障检测电路主要包括有整流二极管DD1、PNP型三极管DQ1及NPN型数字晶体管DTR1。整流二极管DD1的阴极K连接制动晶体管DB-IGBT的集电极C，整流二极管DD1的阳极A接PNP型三极管DQ1的基极b1，整流二极管DD1的阳极和PNP型三极管DQ1的发射极e1间接有第一电阻器DR1，PNP型三极管DQ1的发射极e1接第一电源端子（电源电压为+15V）；PNP型三极管DQ1的集电极c1接NPN型数字晶体管DTR1的基极b2，NPN型数字晶体管DTR1的发射极e2接地，NPN型数字晶体管DTR1的集电极c2分出两支路，一支路通过第一电阻R1连接至第二电源端子(电源电压为+5V)，另一支路接CPU的控制引脚P02。

较佳地，所述整流二极管DD1的阳极A和PNP型三极管DQ1间还连接有一滤波模块，用于防止PNP型三极管DQ1产生误动作。滤波模块包括第二电阻器DR2、第三电阻器DR3及电容器DC1，电容器DC1、第三电阻器DR3并接在PNP型三极管DQ1的基极b1和发射极e1间，第二电阻器DR2连接在整流二极管DD1的阳极A和PNP型三极管DQ1的基极b1间。

较佳地，NPN型数字晶体管DTR1的集电极c2和CPU的控制引脚P02间接有简易滤波模块，该简易滤波模块包括第二电阻R2和电容C1，第二电阻R2接在NPN型数字晶体管DTR1的集电极c2和CPU的控制引脚P02之间，电容C1一端接CPU的控制引脚P02，另一端接地。

本新型故障检测电路，以制动晶体管DB-IGBT导通为例，检测工作时，第一电源端子+15V电源出来的电流经过三部分流通至整流二极管DD1，一部分从PNP型三极管DQ1的发射极e1流经其基极b1的电流部分与从电阻器DR3流通的电流汇总后，经过第二电阻器DR2，再流经整流二极管DD1，另一部分直接通过第一电阻器DR1流经整流二极管DD1，以上两部分电路流经整流二极管DD1后，最终从制动晶体管DB-IGBT的集电极C流经发射极E。PNP型三极管DQ1导通，第一电源端子+15V电源出来的电流经PNP型三极管DQ1的发射极e1流经其集电极c1，并经过NPN型数字晶体管DB-IGBT的基极b2到发射极e2。NPN型数字晶体管DTR1导通，从第二电源端子+5V电源经第一电阻R1流通的电流与从CPU控制引脚P02出来的电流汇总后，经过NPN型数字晶体管DTR1的集电极c2到其发射极e2，NPN型数字晶体管DTR1导通后，控制引脚端P02的检测信号DB(sat)从高电平变成低电平，控制引脚P02根据该信号DB(sat)电平作出相应判断。当判断制动晶体管发生短路或破损时，CPU会即时发出故障报警信号，变频器发出故障指示，提醒使用者检查故障，而正常工作运行状态，可以不设特别的正常工作指示部分。

所述CPU控制引脚P01为刹车控制回路工作与否的控制引脚，为高电平有效，具体工作原理如下：

1）当DB引脚信号为LOW信号时，制动晶体管DB-IGBT不导通，PNP型三极管DQ1、NPN型数字晶体管DTR1都不导通，CPU控制引脚P02保持在高电平，则说明此时制动晶体管DB-IGBT的工作状态正常；

2）当DB引脚信号为LOW信号时，制动晶体管DB-IGBT导通，PNP型三极管DQ1、NPN型数字晶体管DTR1都导通，CPU控制引脚P02为低电平，则说明此时制动晶体管DB-IGBT已经短路，此时的工作状态是ERROR（错误）的，由检测电路检测出来；

3）当DB引脚信号为HIGH信号时，制动晶体管DB-IGBT不导通，PNP型三极管DQ1、NPN型数字晶体管DTR1都不导通，CPU控制引脚P02为高电平，则说明此时制动晶体管DB-IGBT已经发生故障，此时的工作状态是ERROR（错误）的，由检测电路检测出来；

4）当DB引脚信号为HIGH信号时，制动晶体管DB-IGBT导通，PNP型三极管DQ1、NPN型数字晶体管DTR1都导通，CPU控制引脚P02保持在低电平，则说明此时制动晶体管DB-IGBT的工作状态正常。

对应本电路的工作时序见下表：

DB

DB-Gate

制动晶体管IGBT

DQ1

DTR1

CPU Pin(P02)

工作状态

LOW

LOW

OFF

OFF

OFF

HIGH

NORMAL

LOW

LOW

ON

ON

ON

LOW

ERROR

HIGH

HIGH

OFF

OFF

OFF

HIGH

ERROR

HIGH

HIGH

ON

ON

ON

LOW

NORMAL

由此，工作中，当故障检测电路检出制动晶体管已经短路或破损，工作状态提示错误，由CPU控制切断相关工作并发出报警信号，变频器发出故障指示，提醒使用者检查故障，一方面避免发生紧急事故，减轻损失，另一方面还起到保护电动机及变频器，延长它们使用寿命。综上，本案是对现有功能电路进行升级改良，通过检测制动晶体管输出电压和相关驱动晶体管的工作状态，能够快速判定制动晶体管是否发生短路或破损，并及时作出制动及报警等操作，响应时间短，成本低，有效地保护了器件，减少用户经济损失。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (3)

1.一种变频器制动晶体管的故障检测电路，其特征在于：连接在制动晶体管和CPU之间，主要包括有整流二极管、PNP型三极管及NPN型数字晶体管；整流二极管的阴极连接制动晶体管的集电极，整流二极管的阳极接PNP型三极管的基极，整流二极管的阳极和PNP型三极管的发射极间接有第一电阻器，PNP型三极管的发射极接第一电源端子；PNP型三极管的集电极接NPN型数字晶体管的基极，NPN型数字晶体管的发射极接地，NPN型数字晶体管的集电极分出两支路，一支路通过第一电阻连接至第二电源端子，另一支路接CPU的控制引脚。

2.如权利要求1所述的一种变频器制动晶体管的故障检测电路，其特征在于：所述整流二极管的阳极和PNP型三极管间还连接有一滤波模块，该滤波模块包括第二电阻器、第三电阻器及电容器，第二电阻器连接在整流二极管的阳极和PNP型三极管的基极间，电容器、第三电阻器均并接在所述PNP型三极管的基极和发射极间。

3.如权利要求1或2所述的一种变频器制动晶体管的故障检测电路，其特征在于：所述NPN型数字晶体管的集电极和CPU的控制引脚间接有简易滤波模块，该简易滤波模块包括第二电阻和电容，第二电阻接在NPN型数字晶体管的集电极和CPU的控制引脚之间，电容一端接CPU的控制引脚，另一端接地。