IGBT典型过流保护电路设计分享

 

IGBT驱动电路—典型过流保护电路

 （1）IGBT驱动电路集中过流保护 所谓集中过电流保护，就是检测逆变桥输入直流母线上的电流，当该电流值超过设定的阈值时，封锁所有桥臂IGBT的驱动信号。下图为集中过电流保护的原理图，电流检测点放在直流侧，检测元件采用日本HINODE公司的直测式霍尔效应电流传感器HAP8-200/4，用以检测直流侧电压的瞬时值。HAP8-200/4需要±15V的供电电源，额定电流为±200A，饱和电流在450A以上，额定输出电压为士4V，di/dt响应时间在10us以下。在正常情况下，集中过电流保护电路的输出OC为高电平，一旦直流母线电流超过设定的阈值，比较器LM311的输出状态将由高电平变为低电平，经过R2、C2的延迟，OC将由高电平变为低电平。这个低电平信号将使封锁电路动作，封锁逆变桥所有IGBT的驱动信号。R2、C2组成的延迟电路是为防止封锁电路误动作而采取的抗干扰措施。



（2）IGBT驱动电路分散过电流保护

分散过电流保护就是检测逆变桥各个桥臂上的电流，当该电流超过设定的阈值时，封锁该桥臂IGBT的驱动信号。

下图为分散过电流保护的原理图，当栅极驱动电压不变时，IGBT的饱和压降UCE(sat)将随着集电报电流Ic的增大而增大。通过查阅产品手册，UCE(sat)与Ic的关系可由如下公式表示出来。





式中；Iced为IGBT的额定电流；UCE=15V；Tj=25℃ 通过检测UCE(sat)，就可以判断IGBT是否过流。在图中，M57962L通过快恢复二极管VD及稳压管ZD来检测UCE(sat)。当M57962L输入侧的光电耦合器导通且UAE=( UCE(sat)+UVD+UZD)超过阈值UAE*后，将开始软关断，M57962L的输出电压将从正栅压逐渐下降到负栅压。图中所示电路的参数为：UEE =10V，Ucc =15V时，阈值UAE*=9. 5V，并且当UEE不变时，Ucc每增加1V，UAE*也将加1V。可以看出，通过改变稳压管ZD的稳压值可以改变分散保护过流阈值。

在实际应用中，Ucc=15V，UEE=10V，VD为ERA34-10，其管压降为0. 5V，UZD=5V，在此参数下分散过流保护的电流阈值为3倍的额定电流。 为了使电源在短路故障状态下不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护可不必在发生一次短路时就立即封锁驱动电路，从而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。

审核编辑：刘清