igbt模块的过流保护线路设计

2021-03-29

过流保护用PTC热敏电阻利用其电阻值突变限制全部线路中的损耗来降低残留电流值。可替代传统式的保险丝,普遍用在马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护,传统式的保险丝在线路熔断后难以自动恢复,而过流保护用PTC热敏电阻在故障移除后就能恢复到预保护状态,当再次发生故障时又可以完成其过流过热保护作用。

对igbt模块的过流检测保护分2种情况:

主线路和控制回路中间,用于对控制回路的信号进行放大的中间线路(即放大控制回路的信号使其可以驱动功率晶体管),称作驱动电路。安规问题,驱动电路副边与主线路有耦合关系,而驱动原边是与控制回路连在一起,主线路是一次线路,控制电流量是ELV线路,一次线路和ELV线路时间要做基本绝缘,实现绝缘要求通常就选用变压器光耦等隔离措施。
图1

(1)驱动电路中无保护作用。此时在主线路中要设有过流检测元件。对于小容量变频器,通常是把电阻R直接串连在主线路中,如图1(a)所显示,利用电阻两边的电压来体现电流量的大小;对于大中容量变频器,因电流量大,要用电流互感器TA(如霍尔传感器等)。电流互感器所接地方:一个是像串电阻那样串连在主回路中,如图1(a)中的虚线所显示;二是串连在每个igbt模块上,如图1(b)所显示。前面一种仅用1个电流互感器监测流经IGBT的总电流量,经济简易,但监测精确度不佳;后面一种直接反馈每一个IGBT的电流量,测量精度高,但需6个电流互感器。过电流量监测下来的电流量信号,经光耦管向控制系统輸出封锁信号,以此断开IGBT的触发,达到过流保护。

(2)驱动电路中配有保护功能。集驱动与保护功能于一身的集成线路(称作混合驱动模块),其电流量监测是用在某一正向栅压Uge下,正向导通管压降Uce(ON)与集电极电流量Ie成正比的特点,借助监测Uce(ON)的大小来分辨Ie的大小,设备的安全可靠性高。各种型号的混合驱动模块,其輸出能力、开关速度与du/dt的承受力各种,用时要按照具体情况适当使用。

因为混合驱动模块自身的过流保护临界电压动作值是固定的(一般为7~10V),因此存有着1个与IGBT搭配的情况。一般使用的方式是调整串连在IGBT集电极与驱动模块中间的二极管V的数量,如图2(a)所显示,使这些二极管的通态压降之和等同于或略大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

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