IGBT典型過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)分享

IGBT驅(qū)動(dòng)電路—典型過(guò)流保護(hù)電路

（1）IGBT驅(qū)動(dòng)電路集中過(guò)流保護(hù) 所謂集中過(guò)電流保護(hù)，就是檢測(cè)逆變橋輸入直流母線上的電流，當(dāng)該電流值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，封鎖所有橋臂IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。下圖為集中過(guò)電流保護(hù)的原理圖，電流檢測(cè)點(diǎn)放在直流側(cè)，檢測(cè)元件采用日本HINODE公司的直測(cè)式霍爾效應(yīng)電流傳感器HAP8-200/4，用以檢測(cè)直流側(cè)電壓的瞬時(shí)值。HAP8-200/4需要±15V的供電電源，額定電流為±200A，飽和電流在450A以上，額定輸出電壓為士4V，di/dt響應(yīng)時(shí)間在10us以下。在正常情況下，集中過(guò)電流保護(hù)電路的輸出OC為高電平，一旦直流母線電流超過(guò)設(shè)定的閾值，比較器LM311的輸出狀態(tài)將由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過(guò)R2、C2的延遲，OC將由高電平變?yōu)榈碗娖?。這個(gè)低電平信號(hào)將使封鎖電路動(dòng)作，封鎖逆變橋所有IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。R2、C2組成的延遲電路是為防止封鎖電路誤動(dòng)作而采取的抗干擾措施。



（2）IGBT驅(qū)動(dòng)電路分散過(guò)電流保護(hù)

分散過(guò)電流保護(hù)就是檢測(cè)逆變橋各個(gè)橋臂上的電流，當(dāng)該電流超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，封鎖該橋臂IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

下圖為分散過(guò)電流保護(hù)的原理圖，當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓不變時(shí)，IGBT的飽和壓降UCE(sat)將隨著集電報(bào)電流Ic的增大而增大。通過(guò)查閱產(chǎn)品手冊(cè)，UCE(sat)與Ic的關(guān)系可由如下公式表示出來(lái)。





式中；Iced為IGBT的額定電流；UCE=15V；Tj=25℃ 通過(guò)檢測(cè)UCE(sat)，就可以判斷IGBT是否過(guò)流。在圖中，M57962L通過(guò)快恢復(fù)二極管VD及穩(wěn)壓管ZD來(lái)檢測(cè)UCE(sat)。當(dāng)M57962L輸入側(cè)的光電耦合器導(dǎo)通且UAE=( UCE(sat)+UVD+UZD)超過(guò)閾值UAE*后，將開始軟關(guān)斷，M57962L的輸出電壓將從正柵壓逐漸下降到負(fù)柵壓。圖中所示電路的參數(shù)為：UEE =10V，Ucc =15V時(shí)，閾值UAE*=9. 5V，并且當(dāng)UEE不變時(shí)，Ucc每增加1V，UAE*也將加1V?？梢钥闯觯ㄟ^(guò)改變穩(wěn)壓管ZD的穩(wěn)壓值可以改變分散保護(hù)過(guò)流閾值。

在實(shí)際應(yīng)用中，Ucc=15V，UEE=10V，VD為ERA34-10，其管壓降為0. 5V，UZD=5V，在此參數(shù)下分散過(guò)流保護(hù)的電流閾值為3倍的額定電流。 為了使電源在短路故障狀態(tài)下不中斷工作，又能避免在原工作頻率下連續(xù)進(jìn)行短路保護(hù)產(chǎn)生熱積累而造成IGBT損壞，采用降柵壓保護(hù)可不必在發(fā)生一次短路時(shí)就立即封鎖驅(qū)動(dòng)電路，從而使工作頻率降低（比如1Hz左右），形成間歇的保護(hù)方法，故障消除后即恢復(fù)正常工作。

審核編輯：劉清