CPU是什么?CPU的基本电路的原理解析和检修详细资料概述。

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上传日期: 2018-07-10

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标签:运算器(12)cpu(1380)单片机(13557)接口电路(253)

  何谓CPU?

  CPU,又称为中央处理器,内部一般由运算器、控制器、内存储器、输入/输入设备及接口电路及总线组成,但随技术的进步和更新,其功能和结构均在不断扩充中——将原来CPU外围的电路也集成于器件内部。将其硬件设备扩充到一定的规模,而使之能独立完成一个较复杂的控制功能,此器件即被称为微处理器了。在微处理器家庭中,为适用于某一应用领域,在硬件构成上——有别于通用型微处理器(如80C51)——有一定的独特性,如本文特指的变频器经常采用的微处理器,具备六路PWM波输出功能,能实现特定的控制功能,又被称为微控制器,别名:单片机。因业内人士一般将变频器单片机的电路板之为CPU主板,从约定俗成和定义简洁的方面考虑,本书也将微控制器(单片机),称之为CPU了。

  用于变频器控制的微控制器,又称之为“高性能微控制器”,应该是有针对性开发的专用的控制芯片。它起码要有六路PWM波形成和输出电路及端口,以输出驱动电路所需的六路逆变脉冲;应有A/D转换电路,有的还要有D/A转换电路,以适应对模拟输入、输出量的处理;要有高速脉冲信号的输入、输出口和串口发送、接收引脚,以处理各种数字信号和通讯指令;应内含程序存储器和数据存储器,以存放程序和原始数据及可改写的数据;当然还要有端口驱动器、各类缓冲器等其它电路,在此不予以赘述了。

  出入各CPU引脚的,不外乎是一些“信号流”,有的只进不出,往而不返,如控制端子输入的开关量信号;有的只出不进,是去而不还,如控制端子上CPU输出的继电器信号等;有的是往返进入,有进有出的,如CPU与存储器,与操作显示面板之间传递的信号,此类信号是双向流通的。而所有信号,从信号性质上又可以分为两大类:数字的和模拟的。电压检测信号、调速指令信号往往是模拟的,变频器的起、停信号、键盘输入信号等,是数字(开关量)的。有些模拟信号,经过CPU外部电路处理,如经过A/D转换,才送入CPU的,有的是直接进入CPU引脚,由内部A/D电路进行处理的,采用的CPU硬件功能电路的不同,必然导致了外部电路的有异。

  微控制器的集成度已经够高,它不可能无限制地将所有工作运行所需的电路元件集成进去,它需要外电路的积极配合才能开展工作。有三个工作条件是微控制器所必需的,所谓CPU工作的三要素:+5V电源、工作时钟、复位信号。工作时钟的产生是由微控制器内部电路和引脚外接晶振元件组成振荡电路来生成的;复位信号是由外部复位电路在上电时产生一个低电平(或高电平)的脉冲,送入微控制器的复位引脚,由内部电路控制程序复位,进入待机状态。微控制器内部的程序存储器和数据存储器(简称内存),其容量和用途是有限制的,常需要外接存储器——电可擦除存储器,来完成一些数据存储任务(尤其是用户程序存储任务),这应该构成了微控制器正常工作的四要素。微控制器要接受用户的指令或将变频器的工作状态报知用户,需要一个人机界面——操作显示面板,与用户交流,与操作显示面板的正常通讯,成为微控制器工作的五要素。此外,微控制器各个引脚外接电路的好坏均会影响到微控制器的运行,自此微控制器工作的七要素或八要素乃至几十要素,都紧随出现。其实,依笔者看来,从微控制器(或微处理器,CPU)本身来说,三要素则是工作所必需的,无它,则微控制器即不能满足最基本的工作条件。其它原因造成微控制器不工作,是外电路的事了,并不是微控制器本身没干活呀,对吧。

  微控制器的外部电路、外部框架已经搭好,但仅仅一个“躯体”还不能干活,还需要一个指挥躯体运作的“灵魂”——软件控制程序。变频器的程序容量较大,一般长达数千行。微控制器的控制功能,集中于两个点上,一是对输出PWM波的控制,这一点,优质和劣质变频器可看出明显的不同,有的PMW波非常优化,有的则有些糟糕——输出力矩小运行噪声大,载波干扰也大;一是对逆变模块的状态检测和保护,这一任务是配合外电路共同完成的,也是变频器电路浓墨重彩的着笔之处。

  微控制器——单片机技术成自动化控制技术的一个重要技术分支,希望朋友们自己要多掌握一些相关的知识,在此不予赘述。

  CPU主板的故障率相对较低,约占总故障率的20%左右。故障多发生在故障检测电路和控制端子电路上。对故障检测电路的检修成为CPU主板的一个重要检修内容。故障检测电路(电压、电流检测的后续电路、温度检测电路)本身损坏时,就有点“谎报军情”故意捣乱的意思了,明明主电路是好的,却报出“输出短路”故障或输出缺相故障,明明风扇是好的,却报出过热故障等,使变频器不能投入正常运行。控制端子的故障多为用户误接入高电压,而将端子供电24V烧坏,端子输入电路开路损坏和光电耦合器的输入侧电路损坏等。

  CPU芯片本身的损坏率在2%以下,由于牵扯到技术封锁,内部程序不易破解。一般维修人员不具备修复芯片的相关条件,只有采购原厂家配件,或更换CPU主板,所谓“板级修理”。但对于CPU芯片的局部损坏,却可以用变通手段尝试修复。

CPU是什么?CPU的基本电路的原理解析和检修详细资料概述。

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