圖1 RKD514L-C驅動器接線端子及調整部件圖
RKD514L-C驅動器接線端子及調整部件功能說明（見表4-1）
上述（圖1、圖2、圖3）圖表（表4-1），是在檢修設備之前，要盡量掌握的相關“知識儲備”，如控制端子功能和相關調整部件的作用，則是檢修中必須要掌握的，檢修內容將與之發(fā)生緊密的關聯(lián)。輸出狀態(tài)取決于部件的設置與調整，有時人為的調錯，會使機器產生“故障”，檢修人員應該區(qū)分故障的真假，可以通過調試手段，將一些“偽故障”排除掉。
2、MCU主板電路之一
如圖4所示電路，包含了MCU基本工作電路、控制端子信號輸入/輸出電路和功能整定電路。
〔MCU基本電路〕+5V電源，接入MCU的相關供電引腳；晶振元件XL101與振蕩電路IC106、IC110生成的脈沖信號，做為時鐘信號輸入MCU的120腳；R184、D103、C136和IC108（HC14）內部兩組反相器電路，組成上電復位電路，在CPU上電瞬間提供一個低電平的復位脈沖，輸入MCU的122腳，使MCU內部計數器、寄存器清零。以上電路提供MCU正常工作的基本條件。
〔控制端子信號輸入/輸出電路〕外部輸入的4路控制信號經CN101插座進入。高速光耦合器件PC101、
表4-1 RKD514L-C驅動器接線端子及調整部件功能說明

圖2 RKD514L-C驅動器電源、步進電動機接線圖
PC102（TLP750）承擔著對轉速（脈沖）信號和正/反轉控制信號的傳輸任務，輸出信號再經兩級反相器電路，輸入至MCU的7、8腳。這是兩路基本控制信號；另兩路控制信號經光耦合器PC103、PC104（P781）進行隔離傳輸，其中一路控制信號為調機信號ON/OFF指令，確定停車時馬達處于直流剎車還是自由停車狀態(tài)，兩路信號輸入至MCU的5、6腳。
步進電動機驅動器的逆變功率輸出電路，設有溫度檢測電路，其輸出的溫度檢測信號進入MCU，達到熱保護電平閾值時，MCU從1腳輸出過熱故障信號，控制晶體管Q101導通，進而驅動光耦器PC107，向外部控制電路送出故障報警信號。MCU的40、42、43等3腳，同時輸出電源、過熱、激磁中等工作狀態(tài)信號，驅動指示燈電路，用于工作/故障狀態(tài)的指示。

圖3 RKD514L-C驅動器控制端子（經附件端子排）接線圖
〔功能整定電路〕撥碼開關SW103含3只獨立開關，調整開關的ON/OFF狀態(tài)，可進行如上表4-1中的8、9、10項功能整定；SW101、SW102、SW104是3只16檔位的4位數字開關，開關為5引腳器件，其中0腳接地，1~4腳分別接有+5V上拉電阻，當1~4中的某一個腳或幾個腳與0腳接通（即整定檔位不同）時，依次產生0000~1111的4位數字信號，輸入至CPU的相關引腳。CPU可根據輸入位信號的不同，判斷用戶整定值的大小，控制步進角和輸出電流的大小，其整定內部見上表4-1中的13、14項。
MCU主板和電源/驅動板之間，經CN1-2、CN1（印刷）端子排相連接，兩端子排的序號不一致，上圖中在頂部給出了兩端子排的連接圖示，經方便檢修與測試中的參考。在進行電路原理分析時，請將圖4與圖5結合起來，請理順信號流程。
逆變功率電路的取用電源，并非直接從AC220V市電整流所得的DC280V電源，而是經功率模塊內部斬波電路變換所得的約120V~150V左右的直流電源，因而斬波電路所需的PWM信號的生成和對120V~150V逆變電源是否正常的檢測（關系到逆變功率電路能否正常工作），成為MCU主板電路需要完成的重要任務。
集成PWM控制器IC113（MB3795）與外圍元器件，組成的PWM脈沖形成電路，在MCU控制信號和逆變電源反饋信號作用下，其輸出PWM脈沖信號，控制功率模塊內部斬波管（圖4-26中模塊內部的VT）的導通與截止，使逆變功率電源得到一個適宜和穩(wěn)定的供電電源。MB3795芯片的內部電路結構及原理分析如下：

圖4 RKD514L-C驅動器MCU主板電路之一
3、MCU主板電路之二

圖5 RKD514L-C驅動器MCU主板電路之二

圖7 集成PWM控制器MB3795內部功能框圖
MB3759芯片內部電路主要由高頻振蕩器、PWM比較器、基準電壓源、誤差電壓放大器、驅動電路和封鎖電路等組成?？刂菩酒瑑炔坑?個電壓比較器，管腳1、2和15、16是電壓比較器正負輸入端子，管腳3是電壓比較器統(tǒng)一輸出端。同時誤差放大器的輸出也可開放給用戶，用戶可以根據需要設計成PI控制器。管腳5、6可接振蕩電容和電阻，振蕩器的振動頻率由外接電阻和電容決定。管腳8為觸發(fā)脈沖輸出口，采用電流圖騰柱輸出，使得芯片可以直接驅動功率不大的開關管。（原文來自：http://www.diangon.com/）T觸發(fā)器的作用是將輸出進行分頻，得到占空比為50％的頻率為振蕩器頻率的l／2的方波，將T觸發(fā)器輸出的這樣兩路互補的方波同比較器輸出PWM信號進行“或非”運算，就可以得到兩路互補的占空比為O～50％的PWM信號，考慮死區(qū)時間的存在，最大占空比通常為45％～47．5％。管腳13為封鎖控制，管腳14為參考電壓，管腳12為工作電壓，管腳4為死區(qū)控制端，一旦高電平輸入，芯片輸出脈沖被封鎖，直流電壓輸出為零。
結合圖5中IC113的實際電路組成，簡述一下PWM脈沖形成電路的工作原理（試分析）。IC113的5、
、6腳外接R197、C141為振蕩定時元件，與內部電路一起組成頻率固定的振蕩器；1、2、3腳為內部電壓比較器（后文定義后A電壓比較器）電路之一，2、3腳外接R、C元件決定電壓比較器的放大倍數及頻率特性，A電壓比較器的同相輸入端1腳引入由功率模塊內部斬波管VT輸出PWM電壓經C12、C14、R34分壓取得的逆變電源檢測信號，2腳輸入由MCU的53腳輸出的模擬電壓控制信號（系由CPU的87腳輸入的由R10、R11分壓得到的逆變電源電壓檢測信號，處理后得到的控制信號），經電壓跟隨器IC114進行電壓跟隨，由半可調電位器RP102調整后，輸入到IC113內部A電壓比較器的反相輸入端2腳，作為同相輸入端的基準比較信號。A電壓比較器的輸出，成為8腳輸出PWM脈沖信號占空比的控制信號之一；IC113內部另一路電壓比較器（后文定義為B電壓比較器），16、15腳為同相、反相輸入端，15腳與3腳之間接有負反饋電阻R210，16腳引入逆變電源電壓檢測信號，B電壓比較器的輸出，成為8腳輸出PWM脈沖信號占空比的控制信號之二。在A、B兩路電壓比較器控制信號作用下，輸出PWM激勵脈沖，驅動功率模塊內部VT，使逆變電源電壓穩(wěn)定于一定值內。
從MCU的71腳輸出的控制信號，經R196、D104進入IC113的4腳，當過熱或過流故障發(fā)生時，MCU的71變?yōu)楦唠娖剑敵鯬WM脈沖被封鎖，功率模塊內部斬波管VT處于截止狀態(tài)，逆變功率電路的供電電源被切斷，使步進電動機驅動器和步進電動機，處于停機保護狀態(tài)。
4、RKD514L-C驅動器電源/驅動板電路
RKD514L-C驅動器，有電源/驅動板、MCU主板和主電路模塊三部分組成，實際上，主電路與電源/驅動板密切結合于一體。
說明：主電路功率模塊內部電路框圖，（因一直未能查到相關資料）為本人據測量結果和輸入/輸出信號判斷所得出的“推測性電路結構”，與實際電路可能會有所差異，對圖中電路的標注也是本人自行定義的，意在為故障測量和判斷提供較為有效的參考依據。
〔功率模塊IC5的內部、外部電路——上部（10）端子電路〕功率模塊IC5內部含輸入交流電壓的全波整流電路、斬波電路（逆變電源輸出）、逆變功率電路、驅動電路和溫度檢測電路等。模塊1、2端子為交流電源輸入端，AC220V市電經由L、N端子串接熔斷絲和雙、向濾波器后，輸入模塊內部的全波整流電路；3、4端子為整流電壓輸出端，外接R2為溫度保險電阻，起到超溫（限流）保護作用，電容C5為濾波電容，C5兩端得到約280V的直流電壓。R3~R6為整流電壓分壓電路，取出整流電源電壓的檢測信號，送入后級電路——IC104的5、6、7端子內部電路和外圍元件組成電壓比較器電路，反相輸入端6腳輸入3.8V的信號檢測電壓，同相輸入端引入R1443、R144對+5V的分壓2.42V作為基準電壓。當電源電壓過低、FU1熔斷絲熔斷或整流電路故障、過流故障發(fā)生，引起整流電壓消失或嚴重降低時，反相端輸入電壓低于2.42V時，電壓比較器的7腳變?yōu)楦唠娖剑瑢㈦娫辞穳海娫串惓＃┕收闲盘栞斎隒PU的77腳（見圖4-24），CPU的71腳輸出停機保護信號，功率模塊內部VT截止，同時鎖定逆變電路驅動脈沖的輸出，使電路處于故障停機保護狀態(tài)。
功率模塊IC5的4、6腳之間接斬波管VT的漏極和源極，正常工作情況下，由模塊19腳進入的PWM脈沖信號（由前級電路IC113的8腳輸出）加到VT的門極，使6腳輸出約120V~150V左右的直流電壓，作為逆變功率電路的電源供應，以適應步進電動機的電源電壓范圍。如此處理的好處，是不必再經降壓變壓器取得逆變功率電路的電源，簡化了電路結構。斬波降壓后的逆變電源從6腳輸出，經外部L2、C6濾波，又從模塊另一側端子7進入，引入由10只MOS管子組成的逆變功率電路。逆變電源電壓，分別經電阻、電容分壓，取出逆變電源電壓反饋信號、逆變電源檢測信號送前級電路處理后，或送入IC113作為電壓反饋信號，或送入MCU引腳，經MCU修理，使IC113的2腳電壓變化，控制8腳輸出PWM脈沖的相應變化或處于脈沖鎖定狀態(tài)。

圖8 RKD514L-C 電源驅動板（含主電路模塊）
8、9端子引入由開關電源來的15V隔離電源，作為斬波管VT的驅動電路的供電，VT驅動電路為光耦合器電路，輸入側進入由19腳引入的PWM脈沖信號，輸出側則需取用15V隔離電源，以實現(xiàn)主電路和信號電路的電氣隔離。
〔功率模塊IC5的內部、外部電路——下部（15）端子電路〕5~14共10個端子為逆變電路的10路脈沖信號輸入端子，經內部驅動電路，驅動逆變功率電路的10只MOS場效應管，以輸出5相逆變電壓，驅動5相電動機。1、2、3、15端子引入+5V、+12V兩路控制電源，供內部10路驅動電路的供電和保護電路的供電。從4端子輸出的溫度（過流故障）檢測信號，直接輸入CPU的18腳，用作故障停機保護和相關故障指示。
〔功率模塊IC5的內部、外部電路——右側（7）端子電路〕是逆變功率電路的供電電源輸入和輸出端子。120V~150V直流電源從6、7端子輸入，6端子接有限流電阻R8，（試分析）R8也可能承擔對逆變功率電路的電流檢測任務，R8上的電壓降信號經內部電路處理，也由4端子輸出至MCU引腳。
1~5端子，為輸出端，直接與步進電動機相連接。
〔開關電源電路〕整機控制電路的用電，由開關電源電路提供。由于采用了專用集成振蕩功率芯片IC1（MIP0222SY），電路非常簡潔。
開關電源電路具有輸入電源過電壓保護功能，當驅動器的電源輸入端誤接入380V電源或輸入電壓異常升高時，整流電壓的異常升高使穩(wěn)壓二極管ZD3擊穿，晶體管Q2截止，IC1的2腳反饋電壓的分壓回路R40、R41、Q2被切斷，IC1因反饋電壓信號異常上升，IC1進入停振保護狀態(tài)或使各路輸出電壓大幅度降低，以保證控制電路不受危險供電電壓的沖擊。
開關電源輸出的15V電源，供功率模塊內部斬波管VT的驅動電源；輸出12V至電源/驅動板的控制電路，輸出+5V至CPU及外圍電路。
5、RKD514L-C驅動器的故障檢修
整流電路和逆變功率電路及斬波電路，均集成于功率模塊內部，模塊內部電路是故障率高發(fā)區(qū)，如逆變電路的供電異常、輸出功率管擊穿損壞等故障，是比較常見的。一般以更換IC5功率模塊為主要修復手段。隨著對該例機型電路的熟悉和維修功夫的深化，模塊內部局部電路的損壞，如整流電路、斬波管VT的損壞等，也可以考慮采用低成本的局部修復方案。
步進驅動器在應用過程中，需要對步進角、運行電流等控制方式進行整定，當整定失當時，會造成人為的運行失常的故障，這也是需要注意的地方。
下面以故障實例，進一步說明步進電動機驅動器的的檢修思路的檢修方法（以RKD514L-C型驅動器為例）。
〔故障實例1〕一臺驅動器，測量輸出端子的1和7之間電阻值為零，說明內部功率場效應管擊穿損壞。逆變功率電路的主電路和驅動電路在功率模塊內部，不易維修。只好從網上購得一塊拆機品模塊，更換后故障排除。
〔故障實例2〕一臺驅動器，上電后電源指示燈不亮，拆機檢查，發(fā)現(xiàn)熔繼絲FU1熔斷，進一步檢測未發(fā)現(xiàn)損壞元件，換同同規(guī)格熔斷絲，機器修復。
〔故障實例3〕一臺驅動器，給入速度信號，電動機轉一下即停，然后故障指示燈點亮，因此送修。上電，空載時送入速度信號，測5相輸出均正常，判斷是機器實施了過流保護。仔細觀察電流整流數字開關SW104在3檔位上，懷疑運行電流值被人為錯誤整定，閱讀說明書，用小改錐將之調整到F檔上，接入負載電動機，運行正常。
〔故障實例4〕在為驅動器送入轉速信號，測功率模塊5個輸出端子輸出電壓值僅為13V，繼而檢測功率模塊的7腳逆變電源供電15V，判斷逆變電源電路VT及驅動電路異常。逆變電源控制電路的信號流程如下圖所示：

圖9 RKD514L-C 驅動器逆變電源的信號電路
功率模塊內部斬波管VT的導通與截止受控于PWM脈沖形成電路IC113及外圍電路，IC113脈沖信號的輸出，受多個條件的制約：
1）IC113振蕩芯片及外圍電路都正常，開關電源提供的+12V工作電源正常；
2）IC113的由1腳和16腳輸入的逆變電源反饋電壓信號是正常的；
3）由MCU的71腳輸出的控制信號是正常的，應高L電平。若為高電平（禁止脈沖輸出）信號，則說明IC113受控于MCU指令，處于工作停止狀態(tài)。而MCU的71腳控制信號電平的狀態(tài)，則有可能受控于以下3路故障報警信號：
a、DC280V整流電源檢測信號，當IC104的7腳變?yōu)楦唠娖綍r，向MCU的77腳輸入“整流電源欠電壓”故障報警信號，使MCU的71腳變?yōu)楦唠娖?，向IC113發(fā)出“停止指令”。應檢查整流電源電壓是否異常引起故障報警，或IC104檢測電路本身，是否誤報故障；
b、DC130V逆變電源檢測信號，當IC104的1腳變?yōu)楦唠娖?，向MCU的76腳輸入“逆變電源過電壓”故障報警信號，也使MCU的71腳變?yōu)楦唠娖剑騃C113發(fā)出“停止指令”。應將逆變模塊的7端子（逆變功率電路的電源引入）脫開，切斷逆變功率電路的電源供應后再上電試機，空載測量逆變電源輸出電壓是否過高，或檢查是否為IC104檢測電路本身故障，引起誤報故障；
c、逆變功率模塊內部的模塊溫度（電流）檢測電路異常，誤報“功率模塊溫度（故障）信號”，使MCU的71腳變?yōu)楦唠娖?，向IC113發(fā)出“停止指令”。
除了上述故障原因之外，逆變功率模塊內部的斬波管VT損壞，或VT驅動電路不能正常傳輸脈沖信號，或驅動電路的15V供電電源丟失，均會造成DC130逆變電源為零或偏低（如本例故障的15V），使驅動器輸出端電壓異?；驘o輸出。
故障檢修步驟：

圖10 逆變功率模塊內部VT及驅動電路損壞后的應急修復電路
1）測量逆變模塊輸入腳10腳輸入的脈沖信號電壓正常，約為4V左右，說明脈沖電壓正常，PWM脈沖形成電路IC113及故障檢測電路、MCU輸出的控制信號都是正常的。脈沖電壓用示波器檢測最為方便，用萬用表的直流電壓檔也能測出，如用交流電壓檔，所測值較高，如11V。另外，當人為改變IC113的4腳電壓的高低（如用1kΩ分別引入+12V或經電阻將該腳直接接地）時，測IC113的8、11輸出腳，應為0V/4V電壓的明顯變化，說明IC113輸出的脈沖電壓正常?？梢耘袛嗄孀冸娫吹牟徽＃瑸槟K內部斬波管VT或驅動電路和15V驅動電源不良，造成逆變電源的故障。
在逆變模塊內部整流電源、逆變功率電路都正常的情況下，因VT及驅動電路的損壞，即更換整個價格昂貴的功率模塊，實在有些可惜。可試用如圖10電路應急修復。
將逆變模塊的6、8、9、10相關引腳的銅箔條切斷，加裝如上圖點劃框內的場效應功率管K1317和TLP250驅動電路，并為電路引入15V電源、PWM脈沖信號，用外接電路取代內部逆變電源電路。檢查連接無誤后可上電，檢測輸出逆變電壓正常后，將K1317的源極接入逆變功率模塊的7腳，修復即告成功。
2）測IC113的輸出腳無脈沖電壓輸出，須進一步區(qū)分是MCU輸出“停止指令”還是IC113芯片本身及外圍電路不良，或反饋信號異常造成。
a、測IC113的4腳輸入控制信號為5V高電平，說明MCU輸出故障封鎖信號，強制IC113停止工作。檢查MCU的76、77、96腳輸入的故障報警信號是否存在，進而檢查故障信號的發(fā)生原因，修復相關故障電路；
b、測IC113的4腳為低電平，說明故障在IC113及外圍電路，檢查相關元件并排除故障。
經過以上檢查，判斷為逆變功率模塊內部VT斬波管損壞，加裝如圖10所示應急修復電路，或直接換用功率模塊后，故障排除。