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發(fā)那科伺服驅動(dòng)器維修-----怎樣檢測維修驅動(dòng)模塊

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詳細介紹

       可先用萬(wàn)用表的電阻檔(數字式萬(wàn)用表的二極管檔、指針式萬(wàn)用表R*100或R*1檔),分別測量R、S、T 3個(gè)電源端子對+、—端子之間的電阻值,其他驅動(dòng)器直流回路正、負端標注為P、N,打開(kāi)機器外殼后在主電路或電路板上可找到測量點(diǎn)。另外,直流回路的儲能電容是個(gè)比較顯眼的元件,由R、S、T端子直接搭接儲能電容的正、負極進(jìn)行電阻測量,也比較方便。

      R、S、T 3個(gè)電源端子對+、-端子之間的電阻值,反映了三相整流電路的好壞,而U、V、W 3個(gè)輸出端子對+、—端子之前的電阻值,則能基本上反映IGBT模塊的好壞。將整流和逆變輸出電路簡(jiǎn)化一下,輸入、輸出端子與直流回路之間的測量結果便會(huì )一目了然。



      VD1~VD6為輸入三相整流電路,R為充電電阻,KM為充電接觸器。C1、C2為串聯(lián)儲能電容。VD7~VD12為三相逆變電路中6只二極管。IGBT除非在漏電和短路狀態(tài)能沒(méi)出電阻變化,對逆變輸出電路我們能實(shí)際測出的只是6只二極管的正、反電阻值。這樣一來(lái),整個(gè)驅動(dòng)器主電路的輸入整流和輸出逆變電路,相當于兩個(gè)三相橋式整流電路。

     用數字式萬(wàn)用表測量二極管,將R、S、T搭接紅表筆,P(+)端搭接黑表筆,測得的是整流二極管VD1、VD3、VD5的正向壓降,為0.5V左右,數值顯示為540;如將表筆反接,則所測壓降為無(wú)窮大。如用指針式萬(wàn)用表,黑表筆搭接R、S、T端,紅表筆搭接P(+)端,則顯示7KR正向電阻;表筆反接,則顯示數百KR。因充電電阻的阻值一般很小,如圖3-1所示電路,僅為幾歐,小功率機型為幾十歐,測量中可將其忽略不計。但測其R、P1正向電阻正常,而R、P(+)之間正向電阻無(wú)窮大(或直接測量KM常開(kāi)觸頭之間電阻為無(wú)窮大),則為充電電阻已經(jīng)開(kāi)路了。

      整流電路中VD2、VD4、VD6及U、V、W端子對P(+)、N(-)端子之間的測量,也只能通過(guò)測量?jì)炔慷O管的正反向電阻的情況來(lái)大致判定IGBT的好壞。

       需要說(shuō)明的是,橋式整流電路用的是低頻整流二極管模塊,正向壓降和正向電阻較大,同于一般硅整流二極管。而IGBT上反向并聯(lián)的6只二極管是調整二極管,正向壓降和正向電阻較小,正向壓降為0.35V左右,指針式萬(wàn)用表測量正向電阻為4KR左右。

     以上說(shuō)到對端子電阻的測量只是大致判定IGBT的好壞,尚不能最后認定IGBT就是好的,簡(jiǎn)易測量后,就對客戶(hù)說(shuō),輸出模塊是好的,會(huì )給自己帶來(lái)極大的被動(dòng),IGBT的好壞還需進(jìn)一步測量驗證。如何檢測IGBT的好壞,得首先從IGBT的結構原理入手,找到相應有效的測量方法,如圖所以為IGBT等效電路和單、雙管模塊引腳圖。

  

    場(chǎng)效應晶體管有開(kāi)關(guān)速度快、電壓控制容易的優(yōu)點(diǎn),但也有導通壓降大以電壓與電流容量小的缺點(diǎn)。而雙極型器件恰恰有與其相反的特點(diǎn),如電流控制容易、導通壓降小,功率容量大等,兩者復合,正所謂優(yōu)勢互補。IGBT或IGBT模塊的由來(lái),即基于此。從結構上看,類(lèi)似于我們都早已熟悉的復合大管,輸出管為一只PNP型晶體管,而激勵管是一只場(chǎng)效應晶體管,后者的漏極電流形成了前者的基極電流,放大能力是兩管之積。

      單、又管模塊常在功率機型中得到應用。大功率機型將其并聯(lián)作用,以達到擴流的目的,下圖為單機模塊,將整流與逆變電路集成于一體。另外,有的一體化(集成式)模塊,將制動(dòng)單元和溫度檢測電路也集成在內。

 

    對主電路測量方法有兩種,即在線(xiàn)測量和脫機測量。

1:在線(xiàn)測量

   1)上述測量方式是僅從輸入、輸出端子對直流回路之間來(lái)進(jìn)行的,是在線(xiàn)測量方法的一種,對整流電路的開(kāi)路與短路故障則較明顯,但對逆變電路還需進(jìn)一步在線(xiàn)測量以判斷好壞。

   2)打開(kāi)驅動(dòng)器外殼,將CPU主板和驅動(dòng)板兩塊電路板取出,直接測量逆變模塊的G1、E1和G2、E2之間的觸發(fā)端子電阻,都應無(wú)窮大。如果驅動(dòng)板未取下,模塊與驅動(dòng)電路相連接的,則G1、E1觸發(fā)端子之間往往并接有10KR電阻(大功率機型3KR左右),則正反電阻值均為10KR。有了正反電阻值的偏差,在排除驅動(dòng)電路的原因后,則證明逆變模塊已經(jīng)損壞。

    3)觸發(fā)端子的電阻測量也正常,一般情況下認為逆變模塊基本上是好的,但此時(shí)不能宣布該模塊絕對沒(méi)有問(wèn)題。

2:脫機測量

   1)此法常用于大功率單、雙管和新購進(jìn)一體驅動(dòng)模塊的測量。

       將單、又管模塊脫開(kāi)電路后,可采用測量場(chǎng)效應晶體管(MOS、FET)的方法來(lái)測試該模塊。MOSFET的柵-陰極間有一個(gè)結電容存在,由此決定了極高的輸入阻抗和電荷保持功能。對于IGBT,存在一個(gè)G、E極間的結電容和C、E極之間的結構電容,利用其G、E極之間的結電容的充電、電荷保持、放電特性,可有效檢測IGBT的好壞。

       方法是將指針式萬(wàn)用表?yè)艿絉*10K檔,黑表筆接C極,紅表筆接E極,此時(shí)所測量電阻值近無(wú)窮大;搭好表筆不動(dòng),用手指將C極與G極碰一下并拿開(kāi),指示由無(wú)窮大阻值降為200KR左右;過(guò)一、二十秒鐘后,再測一下C、E極間電阻,仍能維持200KR左右的電阻不變;搭好表筆不動(dòng),用手指短接一下G、E極,C、E極之間的電阻又重新變?yōu)榻咏鼰o(wú)窮大。

     實(shí)際上,用手指碰一下C、G極,是經(jīng)人體電阻給柵、陰結電容充電,拿開(kāi)手指后,因此電容無(wú)放電回路,故電容上的電荷能保持一段時(shí)間。此電容上的充電電壓,為正向激勵電壓,使IGBT出現微導通,C、E極之間的電阻減??;第二次用手指G、E極時(shí),提供了電容的放電通路,隨著(zhù)電荷的泄放,IGBT的激勵電壓消失,管子變?yōu)榻刂?,C、E極之間的電阻又趨于無(wú)窮大。手指相當于一個(gè)阻值為數KR級的電阻,提供柵陰極結電容充、放電的通路;因IGBT的導通需較高的正向激勵電壓(10V以上),所以使用指針式萬(wàn)用表R*10K檔(此檔位內部電池供電為9V或12V),以滿(mǎn)足IGBT激勵電壓的幅度。指針式萬(wàn)用表的電阻檔,黑表筆接內部電池的正極,紅表筆接內部電池的負極,因而黑表筆為正,紅表筆為負。這種測量方法只能采用指針式萬(wàn)用表。

      對觸發(fā)端子的測量,還可以配合電容表測其容量,以增加判斷的準確度。往往功率容量大的模塊,兩端子間的電容值的電容值也稍大。

2)下面為雙管模塊CM100DU-24H和SKM75GB128DE及集成式模塊FP25R12KE3,用MF47C指針式萬(wàn)用表的R*10K檔測量出的數據。

 CM200Y-24模塊:主端子C1,C2,E1,E2;觸發(fā)端子G1,E1,G2,E2;觸發(fā)后C、E極間電阻為250KR;用電容表200NF檔測量觸發(fā)端子電容為36.7NF,反測為50NF。

  SKM75GB128DE模塊:主端子同上,觸發(fā)后C、E極間電阻為250KR;觸發(fā)端子電容:正測為4.1NF,反測為12.3NF。

 FP25R12KE3集成模塊:也可采用上述方法,觸發(fā)后為C、E極間電阻為200KR左右;觸發(fā)端子電容正測為6.9NF,反測為10.1NF.

  脫機測量得出的結果,基本上可判定IGBT的好壞,但仍不是絕對的。

  在線(xiàn)測量或脫機測量之后的上電測量,才能最后確定模塊的好壞。上電后先空載測量三相輸出電壓,其中不含直流成分,三相電壓平衡后,再帶上一定負載,一般達到5A以上負載電路,逆變模塊導通、內阻變大的故障便能暴露出來(lái)。
















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