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变频器维修之驱动电路常用 IC 原理和维修分析
变频器驱动电路中常用 IC ， 共有为数不多的几种 。 可以设想一下 ， 变频器电路的通用电路 ， 必定是
主电路 （ 包括三相整流电路和三相逆变电路 ） 和驱动电路 ， 即便是型号的功率级别不同的变频器 ， 驱动
电路却往往采用了同一型号的驱动 IC ，甚至于驱动电路的结构和布局，是非常类似的和接近的。
早期的和小功率的变频器机种，经常采用 TLP250 、 A3120 （ HCPL3120 ）驱动 IC ，内部电路简单 ， 不
含 IGBT 保护电路 ； 以后被大量广泛采用的是 PC923 、 PC929 的组合驱动电路 ， 往往上三臂 IGBT 采用 PC92 3
驱动，而下三臂 IGBT 则采用 PC929 驱动。 PC929 内含 IGBT 检测保护电路等；智能化程度比较高的专用
驱动芯片 A316J ，也在大量机型中被采用。
通过熟悉驱动 IC 的引脚功能和掌握相关的检测方法 ， 达到对驱动电路进行故障判断与检测的能力 ，
以及能对不同型号的驱动 IC 应急进行代换与修复。
一、 TLP250 和 HCPL3120 驱动 IC ：
TLP250 HCPL3120/ J312 HCNW3120
图 1 三种驱动 IC 的功能电路图
TLP250 ：输入 IF 电流阀值 5mA ，电源电压 10 ∽ 35V ，输出电流 ± 0.5A ，隔离电压 2500V ，开通 / 关
断时间（ t PLH/ t PHL ） 0.5 μ s 。可直接驱动 50A1200V 的 IGBT 模块，在小功率变频器驱动电路中，和早期
变频器产品中被普遍采用。
HCNW3120 （ A3120 ） ：与 HCPL3120 、 HCPLJ312 内部电路结构相同，只是因选材和工艺的不同，后者
的电隔离能力低于前者 。 输入 IF 电流阀值 2.5mA ， 电源电压 15 ∽ 30V ， 输出电流 ± 2A ， 隔离电压 1414V ，
可直接驱动 150A/1200V 的 IGBT 模块。三种驱动 IC 的引脚功能基本一致，小功率机型中可用 TLP250 直接代换另两种 HCNW3120 和
HCPL3120 ，大多数情况下 TLP350 、 HCNW3120 可以互换，虽然它们的个别参数和内部电路有所差异， 如
TPL250 的电流输出能力较低 ， 但在变频器中功率机型中 ， 驱动 IC 往往有后置放大器 ， 对驱动 IC 的电流
输出能力就不是太挑剔了。
驱动 IC 实质上都为光耦合器件，具有优良的电气隔离特性。输入侧内部电路为一只发光二极管，
有明显的正、反向电阻特性。用指针式万用表 × 1k 档测量， 2 、 3 脚正向电阻约为 100k Ω 左右，反向电
阻无穷大；用 × 10k 档测量，正向电阻约为 25k Ω 左右，反向电阻也为无穷大。当然 2 、 3 脚与输出侧各
引脚电阻，都是无穷大的。 5 、 6 脚和 5 、 8 脚之间，均有鲜明的正、反向电阻，当 5 脚搭红表笔时， 有
10k Ω /30 k Ω 的电阻值， 5 脚接黑表笔时，电阻值接近于无穷大。因选材、工艺和封装型式的不同和测量2
仪表的选型不同 ， 得出的测量数值会有一定的差异 。 TLP250 的输出电路采用互补式电压跟随器输出电路 ，
V1 、 V2 均为双极型器件三极管。而 HCPL3120 的输出电路 V2 采用了 DMOS 三极管，两种芯片的输出侧电
阻值有所差异 。 在上电检测中 ， 从驱动 IC 的电路结构中可得出如下结论 ： 当 2 、 3 脚输入电流通路接通
时， TPL250 内部 V1 导通， 6 、 7 脚则与 8 脚电压相近或相等；当 2 、 3 脚输入电流为零时， TLP250 内 部
V2 导通， 6 、 7 脚则与 5 脚电位相近或相等。这即是对 TLP250 好坏进行判断的依据。
TLP250 在线测量：
因机型不同 ， 外围电路的数值不尽相同 ， 所以测量得出的在线电阻值的参考意义不大 。 在供电状态
下，可方便测出 TLP250 的好坏情况。 驱动电路的带电检测，须在单独检修驱动电路的情况下或已将逆
变功率电路的供电切除的情况下进行 ！ 严禁在整机运行状态下 ， 直接下笔测量驱动电路 —— 由表笔引入
的干扰信号会误触通 IBGT ， 造成严重损坏 ！ 在脱开逆变电路或切断逆变电路供电的情况下 ， 和 CPU 主板
能输出正常六路驱动脉冲的情况下，可以在线检测驱动 IC 的工作状态。
在变频器的控制线路处于停机状态时，测量 2 、 3 脚电压应为 0V ，测量 5 、 6 脚电压应为 OV ；操作
变频器的操作显示面板 ， 使之处于启动运行状态 ， 测量 2 、 3 脚应有 0.6V 左右的正向电压值 ， 此时测 量
5 、 6 脚之间应有 2--4V 左右的电压输出 。 说明 TLP250 是好的 。 2 、 3 脚输入电压有变化 ， 但输出脚无电
压变化，或输出脚一直保持一个固定不变的高电平或低电平，说明 TLP250 损坏。
当然，也可用外加电源串联限流电阻提供 TLP250 的输入电流，检测输出脚的电压变化，来检测判
断 TLP250 的好坏。上述检测方法同样适用于 HCNW3120 等的检测。
二、 PC923 、 PC929 驱动 IC ：
图 2 配对应用的驱动 IC ： PC923 （ 8 引脚 ） 、 PC929 （ 14 引脚）
两片驱动 IC 经常成对出现，成为驱动电路的一个经典组合模式。 PC923 用于上三臂 IGBT 管子的驱
动 ， PC929 则用于驱动下三臂 IGBT 管子 ， 并同时承担对 IGBT 导通管压降的检测 ， 对 IBGT 实施过流保护
和输出 OC 报警信号的任务。 PC929 与普通驱动 IC 的不同，在于内部含有 IGBT 保护电路和 OC 信号输出
电路，将驱动和保护功能集成于一体。
PC923 的相关参数：输入 IF 电流值 5 ∽ 20mA ，电源电压 15 ∽ 35V ，输出峰值电流 ± 0.4A ，隔离电 压
5000V ，开通 / 关断时间（ t PLH/ t PHL ） 0.5 μ s 。可直接驱动 50A/1200V 以下的小功率 IGBT 模块。 PC923 的
电路结构同 TLP250 等相近，但输出引脚不太一样。 5 、 8 脚之间可接入限流电阻，限制输出电流以保护3
内部 V1 、 V2 三极管 。 常规应用 ， 是将 5 、 8 脚直接短接 ， 接入供电电源的正极 。 如果将输出侧引线改动
一下，也可以与 TLP520 、 A3120 等互为代换。其上电检测方法也同于 TLP250 ，在此不予赘述。
PC929 的相关参数与 PC923 相接近，在电路结构上要复杂一些。 1 、 2 脚为内部发光二极管阴极， 3
脚为发光管阳极， 1 、 3 脚构成了信号输入端。 4 、 5 、 6 、 7 脚为空端子。输入信号经内部光电耦合器、
放大器隔离处理后经接口电路输入到推挽式输出电路。 10 、 14 脚为输出侧供电负端， 13 脚为输出侧供
电正端 ， 12 脚为输出级供电端 ， 一般应用中将 13 、 12 脚短接 。 11 脚为驱动信号输出端 ， 经栅极电阻 接
IGBT 或后置功率放大电路。 PC929 的 9 脚为 IGBT 管压降信号检测脚， 9 、 10 脚经外电路并联于 IGBT 的
C 、 E 极上。 IGBT 在额定电流下的正常管压降仅为 3V 左右。异常管压降的产生表征了 IGBT 运行在危险
的过流状态下。 PC929 的 8 脚为 IGBT 管子的 OC （过载、过流、短路）信号输出脚，由外接光耦合器将
故障信号返回 CPU 。
图 3 PC923 、 PC929 与后置放大器构成的 U 相驱动电路
PC929 内部 IGBT 保护电路的动作过程：在正常状态下，变频器无论处于待机或运行状态， 2 、 3 脚
输入脉冲信号电流 ， 11 脚相继产生 +15V 和 -7.5V 的输出驱动电压信号 。 此时 PC929 的 8 （ FS ） 脚一直为
高电平状态 ； 当所驱动的 IGBT 管子流过异常电流时 （ 如 2 倍以上额定电流 ） ， IGBT 的导通管压降迅速上
升 ， 使 9 脚电压到达故障报警阀值 （ 7V ） ， PC929 内部的 IGBT 保护电路起控 ， 11 脚输出的正向激励电压
降低 ， 使 IGBT 的导通电流下降 ， 同时控制 8 脚内部的三极管 Q3 导通 ， 输出一个低电平的 OC 故障信号 ，
经外接光耦合器送入 CPU ， CPU 据过流情况实施保护停机等动作。
表 1 PC923 、 PC929 输出侧的各脚电阻值（ k Ω ）
PC923 2 、 3 脚 5 脚搭红表 5 、 6 脚 5 、 7 脚 5 、 8 脚4
笔
正向电阻 10 34 8.5 70
反向 ∞ 5 脚搭红黑
笔
∞ ∞ ∞
PC929 3 、 2 脚 10 脚搭红笔 10 、 8 脚 10 、 9 脚 10 、 11 脚 10 、 12 脚 10 、 13 脚
正向 25 ∞ 55 10 ∞ 20
反向 ∞ 10 脚搭黑笔 13 13 12 11 10
在单独维修电源 / 驱动板的上电检测中，因 PC929 的 9 、 10 脚与 IGBT 模块脱离，一接受运行信号 ，
8 脚即报出 OC 故障信号 ， 11 脚输出脉冲电压也被内部 IGBT 保护电路所嵌制 ， 致使无法测出 PC929 的工
作状态。需采取相应措施，解除 PC929 的管压降检测功能，强制电路正常工作，达到方便检测的目的 。
三、智能型驱动 IC —— HCPL-316J （ A316J ） ：
图 4 HCPL-316J 内部结构框图及引脚功能图5
图 5 HCPL-316J 内部电路原理图
图 6 由 HCPL-316J 构成的驱动电路
图 4 和图 5 分别为 A316J 的内部结构图和原理图。 AJ316 的输出电流值达 2.5A ，可直接驱 动
150A/1200V 的 IGBT 。作为一种专用驱动芯片，其各项功能已接近完善，外围附属电路相对简洁。输入
侧内部电路为数字门电路，阻抗较高，不必取用大的信号源电流。内含欠电压封锁输出电路和 IGBT 保
护电路；内含输入脉冲信号和输出 OC 信号的两路光电耦合器；具有故障时封锁驱动脉冲和故障复位控
制功能，与 CPU 配合，可实现自动停机、自动复位等控制。
如图 4 和图 5 ， A316J 内部以两只光耦合器的光传输通道为分界点，分出了输入侧电路和输出侧电
路。 1 、 2 为 V IN+ 、 V IN- 正 / 负信号输入端， LED1 与相关输入侧、输出侧电路构成了脉冲信号传输电路。
输入信号经门电路由发光管 LED1 （ 光耦合器 ） 传输至输出侧电路 。 输出侧接受到的光信号再经受控放大
电路，进行功率放大后由 11 脚输出，驱动 IGBT 模块。 LED1 的阳极和阴极分别由 7 、 8 脚引出，便于外
接故障保护电路，以切断脉冲信号的传输。但常规应用中，一般是将 7 脚悬空， 8 脚直接接输入侧信号
（电源）地，构成了信号直通回路。
内部输出级电路为推挽式输出电路 ， 由复合放大器保障大电流输出能力 。 实际电路中 ， 控制电路的
供电端子 13 脚与输出级放大器的供电端子 12 脚也是短接的，接入驱动电路供电电源的正极， 9 、 10 脚
接入供电负极，电源电压范围为 15 ∽ 30V 。
驱动电路对 IGBT 的过载保护，并非是通过电流采样 —— 串联电流采样电阻或采用电流互感器来进
行的，而是由 IGBT 的通态管压降，来判断 IGBT 是否出处于过流状态。在额定电流以下运行时， IGB T
管压降不大于 3V ，当运行电流达到 IGBT 的两倍时，管压降会上升到 7V 以上。应该实施保护停机了。
LED2 （ 光电耦合器 ） 与输入 、 输出侧相关电路构成了 IGBT 管压降检测电路 、 IGBT 模块的 OC 信号报
警电路和故障复位电路 。 14 脚为 IGBT 管压降信号 （ IGBT 过电流检测信号 ） 输入脚 ， 14 、 16 脚经外接元
件并联于 IGBT 的 C 、 E 极上。正常工作状态下， IGBT 保护电路不动作， LED2 为截止状态，输入侧内 部
RS 触发器的输出 Q 端保持低电平 ， 对 LED1 的信号输入通路不起控制作用 ， 同时 6 脚内部 DMOS 管因无工
作偏压处于截止状态， 6 脚（模块 OC 信号输出脚）为高阻态（高电平 ） ，电路正常工作；当负载过重或
驱动电路本身故障 或 IGB T 有开路性损坏时 ， 1 4 脚检测 到 IGB T 导通期间的管压降 达 7 V 以上时 ， 内 部 IGB T
保护电路起控， 11 脚内部功率输出电路被先行封锁， LED2 导通， RS 触发器 Q 端变为高电压，脉冲信号6
输入门电路被封锁 ， 同时 6 脚内部 DMOS 管子导通 ， 将低电平的 OC 信号输入 CPU 或前级故障信号处理电
路 。 当 RS 触发器被触发后 ， 将维持故障锁定状态 ， LED1 的传输通路被切断 ， 驱动信号无输出 。 直到 AJ31 6
的 5 脚 （ 复位信号输入脚 ） 接受一个外来 （ 该信号常用 CPU 输出 ） 低电平的复位信号时 ， RS 触发器状态
复位， LDE1 等电路构成的脉冲信号传输通道，才又重新开通。 15 脚在 OC 故障信号输出时为高电平 ， 也
可配合外接电路进行故障报警等，一般电路中， 15 脚也被空置未用。
OC 故障信号 、 供电电源欠电压信号和脉冲输入信号 ， 决定着 AJ316 的输出状态 。 输出推挽电路具有
互锁功能，确保上、下管子不会同时导通。当供电电压低落到 12V 以下时，为避免 IGBT 欠激励而导致
电路故障，内部欠电压电路保护电路起控，推挽输出电路的 DMOS 下管被强制导通，将驱动脉冲输出端
下拉为低电平 ， IGBT 被截止 ； 在脉冲输入信号有效期间 ， IGBT 保护电路检测到 IGBT 的管压降异常上升
时，则保护电路起控，推挽输出电路的上部达林顿管被关断，并由 RS 触发器实施了故障锁定。同时推
挽输出电路下管中并联的 DMOS 管子中放大倍数小的管子先行导通，经外接触发回路将 IGBT 的 G 、 E 结
电容所储存的电荷进行缓慢释放，使 IGBT 软关断，避免由主电路的分布电感形成过大的 Ldi/dt ，易 使
IGBT 超出安全工作区而损坏。
对 A316J 驱动 IC 的测量判断见下表。
表 2 A316J 的各脚电阻值（ MF47 型表 × 1k 档测量）
输入侧引脚 1 2 3 5 6 7 8
4 脚搭红笔 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
4 脚搭黑笔 43 43 7 42 9 10 ∞
输出侧引脚 10 11 12 13 14 15 16
9 脚搭红笔 0 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞
9 脚搭黑笔 0 8 8 8 9 10 9
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