igbt模塊的過流保護(hù)線路設(shè)計(jì)

2021-03-29

過流保護(hù)用PTC熱敏電阻利用其電阻值突變限制全部線路中的損耗來降低殘留電流值??商娲鷤鹘y(tǒng)式的保險(xiǎn)絲,普遍用在馬達(dá)、變壓器、開關(guān)電源、電子線路等的過流過熱保護(hù),傳統(tǒng)式的保險(xiǎn)絲在線路熔斷后難以自動(dòng)恢復(fù),而過流保護(hù)用PTC熱敏電阻在故障移除后就能恢復(fù)到預(yù)保護(hù)狀態(tài),當(dāng)再次發(fā)生故障時(shí)又可以完成其過流過熱保護(hù)作用。

對(duì)igbt模塊的過流檢測(cè)保護(hù)分2種情況:

主線路和控制回路中間,用于對(duì)控制回路的信號(hào)進(jìn)行放大的中間線路(即放大控制回路的信號(hào)使其可以驅(qū)動(dòng)功率晶體管),稱作驅(qū)動(dòng)電路。安規(guī)問題,驅(qū)動(dòng)電路副邊與主線路有耦合關(guān)系,而驅(qū)動(dòng)原邊是與控制回路連在一起,主線路是一次線路,控制電流量是ELV線路,一次線路和ELV線路時(shí)間要做基本絕緣,實(shí)現(xiàn)絕緣要求通常就選用變壓器光耦等隔離措施。
圖1

(1)驅(qū)動(dòng)電路中無保護(hù)作用。此時(shí)在主線路中要設(shè)有過流檢測(cè)元件。對(duì)于小容量變頻器,通常是把電阻R直接串連在主線路中,如圖1(a)所顯示,利用電阻兩邊的電壓來體現(xiàn)電流量的大小;對(duì)于大中容量變頻器,因電流量大,要用電流互感器TA(如霍爾傳感器等)。電流互感器所接地方:一個(gè)是像串電阻那樣串連在主回路中,如圖1(a)中的虛線所顯示;二是串連在每個(gè)igbt模塊上,如圖1(b)所顯示。前面一種僅用1個(gè)電流互感器監(jiān)測(cè)流經(jīng)IGBT的總電流量,經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)易,但監(jiān)測(cè)精確度不佳;后面一種直接反饋每一個(gè)IGBT的電流量,測(cè)量精度高,但需6個(gè)電流互感器。過電流量監(jiān)測(cè)下來的電流量信號(hào),經(jīng)光耦管向控制系統(tǒng)輸出封鎖信號(hào),以此斷開IGBT的觸發(fā),達(dá)到過流保護(hù)。

(2)驅(qū)動(dòng)電路中配有保護(hù)功能。集驅(qū)動(dòng)與保護(hù)功能于一身的集成線路(稱作混合驅(qū)動(dòng)模塊),其電流量監(jiān)測(cè)是用在某一正向柵壓Uge下,正向?qū)ü軌航礥ce(ON)與集電極電流量Ie成正比的特點(diǎn),借助監(jiān)測(cè)Uce(ON)的大小來分辨Ie的大小,設(shè)備的安全可靠性高。各種型號(hào)的混合驅(qū)動(dòng)模塊,其輸出能力、開關(guān)速度與du/dt的承受力各種,用時(shí)要按照具體情況適當(dāng)使用。

因?yàn)榛旌向?qū)動(dòng)模塊自身的過流保護(hù)臨界電壓動(dòng)作值是固定的(一般為7~10V),因此存有著1個(gè)與IGBT搭配的情況。一般使用的方式是調(diào)整串連在IGBT集電極與驅(qū)動(dòng)模塊中間的二極管V的數(shù)量,如圖2(a)所顯示,使這些二極管的通態(tài)壓降之和等同于或略大驅(qū)動(dòng)模塊過流保護(hù)動(dòng)作電壓與IGBT的通態(tài)飽和壓降Uce(ON)之差。

圖2

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