igbt模塊的過流保護線路設計

2021-03-29

過流保護用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。可替代傳統式的保險絲,普遍用在馬達、變壓器、開關電源、電子線路等的過流過熱保護,傳統式的保險絲在線路熔斷后難以自動恢復,而過流保護用PTC熱敏電阻在故障移除后就能恢復到預保護狀態,當再次發生故障時又可以完成其過流過熱保護作用。

對igbt模塊的過流檢測保護分2種情況:

主線路和控制回路中間,用于對控制回路的信號進行放大的中間線路(即放大控制回路的信號使其可以驅動功率晶體管),稱作驅動電路。安規問題,驅動電路副邊與主線路有耦合關系,而驅動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線路時間要做基本絕緣,實現絕緣要求通常就選用變壓器光耦等隔離措施。
圖1

(1)驅動電路中無保護作用。此時在主線路中要設有過流檢測元件。對于小容量變頻器,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電流量的大小;對于大中容量變頻器,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igbt模塊上,如圖1(b)所顯示。前面一種僅用1個電流互感器監測流經IGBT的總電流量,經濟簡易,但監測精確度不佳;后面一種直接反饋每一個IGBT的電流量,測量精度高,但需6個電流互感器。過電流量監測下來的電流量信號,經光耦管向控制系統輸出封鎖信號,以此斷開IGBT的觸發,達到過流保護。

(2)驅動電路中配有保護功能。集驅動與保護功能于一身的集成線路(稱作混合驅動模塊),其電流量監測是用在某一正向柵壓Uge下,正向導通管壓降Uce(ON)與集電極電流量Ie成正比的特點,借助監測Uce(ON)的大小來分辨Ie的大小,設備的安全可靠性高。各種型號的混合驅動模塊,其輸出能力、開關速度與du/dt的承受力各種,用時要按照具體情況適當使用。

因為混合驅動模塊自身的過流保護臨界電壓動作值是固定的(一般為7~10V),因此存有著1個與IGBT搭配的情況。一般使用的方式是調整串連在IGBT集電極與驅動模塊中間的二極管V的數量,如圖2(a)所顯示,使這些二極管的通態壓降之和等同于或略大驅動模塊過流保護動作電壓與IGBT的通態飽和壓降Uce(ON)之差。

圖2

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