開關(guān)電源保護(hù)電路(編輯修改稿)
2024-12-08 06:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 BT（絕緣柵雙極型晶體管）兼有場(chǎng)效應(yīng)晶體管 輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn)，是目前中、大功率開關(guān)電源最普遍使用的電力電子開關(guān)器件。 IGBT 能夠承受的短路時(shí)間取決于它的飽和壓降和短路電流的大小，一般僅為幾 μs 至幾十 μs 。短路電流過(guò)大不僅使短路承受時(shí)間縮短，而且使關(guān)斷時(shí)電流下降率 di/dt過(guò)大，由于漏感及引線電感的存在，導(dǎo)致 IGBT 集電極過(guò)電壓，該過(guò)電壓可在器件內(nèi)部產(chǎn)生擎住效應(yīng)使 IGBT 鎖定失效，同時(shí)高的過(guò)電壓會(huì)使 IGBT 擊穿。因此，當(dāng)出現(xiàn)短路過(guò)流時(shí)，必須采取有效的保護(hù)措施。 為了實(shí)現(xiàn) IGBT的短路保護(hù)，則 必須進(jìn)行過(guò)流檢測(cè)。適用 IGBT 過(guò)流檢測(cè)的方法，通常是采用霍爾電流傳感器直接檢測(cè) IGBT 的電流 Ic，然后與設(shè)定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān)斷；或者采用間接電壓法，檢測(cè)過(guò)流時(shí) IGBT 的電壓降 Vce，因?yàn)楣軌航岛卸搪冯娏餍畔ⅲ^(guò)流時(shí) Vce增大，且基本上為線性關(guān)系，檢測(cè)過(guò)流時(shí)的 Vce并與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，比較器的輸出控制驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷。 在短路電流出現(xiàn)時(shí)，為了避免關(guān)斷電流的 di/dt過(guò)大形成過(guò)電壓，導(dǎo)致 IGBT 鎖定無(wú)效和損壞，以及為了降低電磁干擾，通常采用軟降柵壓和軟關(guān)斷綜合保護(hù)技術(shù)。 在檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)后首先是進(jìn)入降柵保護(hù)程序，以降低故障電流的幅值，延長(zhǎng) IGBT 的短路承受時(shí)間。在降柵動(dòng)作后，設(shè)定一個(gè)固定延遲時(shí)間用以判斷故障電流的真實(shí)性，如在延遲時(shí)間內(nèi)故障消失則柵壓自動(dòng)恢復(fù)，如故障仍然存在則進(jìn)行軟關(guān)斷程序，使柵壓降至 0V以下，關(guān)斷 IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于在降柵壓程序階段集電極電流已減小，故軟關(guān)斷時(shí)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)大的短路電流下降率和過(guò)高的過(guò)電壓。采用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)保護(hù)，使故障電流的幅值和下降率都能受到限制，過(guò)電壓降低， IGBT 的電流、電壓運(yùn)行軌跡能保證在安全區(qū)內(nèi)。 在設(shè)計(jì)降柵壓 保護(hù)電路時(shí)，要正確選擇降柵壓幅度和速度，如果降柵壓幅度大（比如 ），降柵壓速度不要太快，一般可采用 2μs 下降時(shí)間的軟降柵壓，由于降柵壓幅度大，集電極電流已經(jīng)較小，在故障狀態(tài)封鎖柵極可快些，不必采用軟關(guān)斷；如果降柵壓幅度較?。ū热?5V 以下），降柵速度可快些，而封鎖柵壓的速度必須慢，即采用軟關(guān)斷，以避免過(guò)電壓發(fā)生。 為了使電源在短路故障狀態(tài)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)即可不必在一次短路保護(hù)立即封鎖電路，而使工作頻率降低（比如 1Hz 左右），形成間歇 “ 打嗝 ” 的保護(hù)方法，故障消除后即恢復(fù)正常工作。 下面介紹幾種 IGBT 短路保護(hù)的實(shí)用電路及工作原理。 圖 7
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