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如何满足IGBT保护需求?3种电路来帮忙

2020-05-15 13:36:23      点击:
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基于IGBT的大功率开关放大电路运行时会有功率大、电压高的需求,因此IGBT经常受到容性或感性负载的冲击,承受过负荷,器件的运行区超出所给定的安全工作区,同时,由于IGBT的耐电应力冲击能力差,易导致器件损毁。因此,设计出IGBT功率放大电路的保护电路,解决IGBT潜在的桥臂直通、过电流、过热等故障因素,是非常有必要的。

不同形式的电路保护

针对前文提到的桥臂直通、过电流、过热等三个问题,本文提出不同形式的电路,满足IGBT器件的保护需求。

驱动信号检测(防止桥臂直通):在基于IGBT的功率开关放大电路中,驱动信号必须是带死区的方波信号,信号“死区”一旦消失,控制时序出现紊乱,从而造成同一侧桥臂直通,后果是IGBT器件损毁,而且控制“死区”的响应时间必须是微秒级;虽然可以采用分立器件设计检测电路,但调试比较繁琐;本文选择CPLD作为逻辑电路的载体,发挥其在逻辑电路设计中的易用性特点,编写相应的检测电路代码,对CPLD进行编程,得到驱动信号的脉冲宽度检测电路的核心处理单元,同时,设计相应的外部信号接口电路,从而实现对驱动信号的脉冲宽度的“死区”检测。

过流保护:IGBT功率开关电路的过电流会造成IGBT非正常退出饱和区,从而造成IGBT的损坏;采用霍尔传感器,比较器、驱动器等高速器件来设计“过流”保护电路,使过流保护电路能够控制作为直流电源开关的IGBT,从而使得直流电源能够接受保护电路的分闸与合闸控制,是一种可行的方法。

过热保护:对IGBT的结温进行监测,当结温超过设定值,输出报警,切断IGBT的直流电源及其驱动信号的输入,设计适用的电路,从而达到对基于IGBT的功率开关电路的保护目的。