如何设计过流、过压、过热如何设计过流、过压、过热IGBT保护电路保护电路
IGBT(绝缘栅双极性晶体管)是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件,具有电压高、电流大、频率高、
导通电阻小等特点,因而广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差,一旦
出现意外就会使它损坏。为此,必须但对IGBT进行相关保护。
过流保护过流保护
生产厂家对IGBT提供的安全工作区有严格的限制条件,且IGBT承受过电流的时间仅为几微秒(SCR、GTR等器件承受过
流时间为几十微秒),耐过流量小,因此使用IGBT首要注意的是二极管二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰等引起误动、输出线
接错或绝缘损坏等形成短路、输出端对地短路与电机绝缘损坏、逆变桥的桥臂短路等。
对IGBT的过流检测保护分两种情况:
(1) 驱动电路中无保护功能。这时在主电路中要设置过流检测器件。对于小容量变频器,一般是把电阻R直接串接在主电
路中,如图1(a)所示,通过电阻两端的电压来反映电流的大小;对于大中容量变频器,因电流大,需用
图1 :IGBT的过流检测
(2) 驱动电路中设有保护功能。如日本英达公司的HR065、富士电机的EXB840~844、三菱公司的M57962L等,是集驱
动与保护功能于一体的集成电路(称为混合
由于混合驱动模块本身的过流保护临界电压动作值是固定的(一般为7~10V),因而存在着一个与IGBT配合的问题。通常
采用的方法是调整串联在 IGBT集电极与驱动模块之间的二极管V的个数,如图2(a)所示,使这些二极管的通态压降之和等于
或略大于驱动模块过流保护动作电压与IGBT的通态饱和压降Uce(ON)之差。
图2: 混合驱动模块与IGBT过流保护的配合
上述用改变二极管的个数来调整过流保护动作点的方法,虽然简单实用,但精度不高。这是因为每个二极管的通态压降为
固定值,使得驱动模块与IGBT集电极c之间的电压不能连续可调。在实际工作中,改进方法有两种:
(1)改变二极管的型号与个数相结合。例如,IGBT的通态饱和压降为2.65V,驱动模块过流保护临界动作电压值为 7.84V
时,那么整个二极管上的通态压降之和应为7.84-2.65=5.19V,此时选用7个硅二极管与1个锗二极管串联,其通态压降之和为
0.7×7+0.3×1=5.20V(硅管视为0.7V,锗管视为0.3V),则能较好地实现配合(2)二极管与电阻相结合。由于二极管通态压降的差
异性,上述改进方法很难精确设定IGBT过流保护的临界动作电压值 如果用电阻取代1~2个二极管,如图2(b),则可做到精确
配合。
另外,由于同一桥臂上的两个IGBT的控制信号重叠或开关器件本身延时过长等原因,使上下两个IGBT直通,桥臂短路,
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