IGBT典型過流保護電路設計分享

IGBT驅動電路—典型過流保護電路

（1）IGBT驅動電路集中過流保護 所謂集中過電流保護，就是檢測逆變橋輸入直流母線上的電流，當該電流值超過設定的閾值時，封鎖所有橋臂IGBT的驅動信號。下圖為集中過電流保護的原理圖，電流檢測點放在直流側，檢測元件采用日本HINODE公司的直測式霍爾效應電流傳感器HAP8-200/4，用以檢測直流側電壓的瞬時值。HAP8-200/4需要±15V的供電電源，額定電流為±200A，飽和電流在450A以上，額定輸出電壓為士4V，di/dt響應時間在10us以下。在正常情況下，集中過電流保護電路的輸出OC為高電平，一旦直流母線電流超過設定的閾值，比較器LM311的輸出狀態將由高電平變為低電平，經過R2、C2的延遲，OC將由高電平變為低電平。這個低電平信號將使封鎖電路動作，封鎖逆變橋所有IGBT的驅動信號。R2、C2組成的延遲電路是為防止封鎖電路誤動作而采取的抗干擾措施。



（2）IGBT驅動電路分散過電流保護

分散過電流保護就是檢測逆變橋各個橋臂上的電流，當該電流超過設定的閾值時，封鎖該橋臂IGBT的驅動信號。

下圖為分散過電流保護的原理圖，當柵極驅動電壓不變時，IGBT的飽和壓降UCE(sat)將隨著集電報電流Ic的增大而增大。通過查閱產品手冊，UCE(sat)與Ic的關系可由如下公式表示出來。





式中；Iced為IGBT的額定電流；UCE=15V；Tj=25℃ 通過檢測UCE(sat)，就可以判斷IGBT是否過流。在圖中，M57962L通過快恢復二極管VD及穩壓管ZD來檢測UCE(sat)。當M57962L輸入側的光電耦合器導通且UAE=( UCE(sat)+UVD+UZD)超過閾值UAE*后，將開始軟關斷，M57962L的輸出電壓將從正柵壓逐漸下降到負柵壓。圖中所示電路的參數為：UEE =10V，Ucc =15V時，閾值UAE*=9. 5V，并且當UEE不變時，Ucc每增加1V，UAE*也將加1V?？梢钥闯?，通過改變穩壓管ZD的穩壓值可以改變分散保護過流閾值。

在實際應用中，Ucc=15V，UEE=10V，VD為ERA34-10，其管壓降為0. 5V，UZD=5V，在此參數下分散過流保護的電流閾值為3倍的額定電流。 為了使電源在短路故障狀態下不中斷工作，又能避免在原工作頻率下連續進行短路保護產生熱積累而造成IGBT損壞，采用降柵壓保護可不必在發生一次短路時就立即封鎖驅動電路，從而使工作頻率降低（比如1Hz左右），形成間歇的保護方法，故障消除后即恢復正常工作。

審核編輯：劉清