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过流短路保护对逆变电源的重要性

2015年07月24日 10:30 次阅读

  由于逆变电源在电路中肩负着直流和交流之间的转换,所以其安全性就显得尤为重要。如果逆变电源出现短路的情况,那么就有可能出现烧毁的情况,想要有效避免短路情况的发生,就要充分重视逆变电源中的过流短保护电路。本篇文章就将为大家介绍过流短路保护电路的设计。

  现实生活中的负载大多数是冲击性负载,例如炽灯泡,在冷态时的电阻要比点亮时低很多,像电脑,电视机等整流性负载,由于输入的交流电经过整流后要用一个比较大的电容滤波,因而冲击电流比较大。还有冰箱等电机感性负载,电机从静止到正常转动也需要用电力产生比较大的转矩因而起动电流也比较大。

  如果我们的逆变器只能设定一个能长期工作的额定输出功率的话,在起动功率大于这个额定输出功率的负载就不能起动了,这就需要按照起动功率来配备逆变器了,这显然是一种浪费。实际中,我们在设计过流短路保护电路时我们会设计两个保护点,额定功率和峰值功率。一般峰值功率设定为额定功率2-3倍。时间上额定功率是长时间工作不会保护的,峰值功率一般只维持到几秒就保护了。下面进行举例说明:

  过流短路保护对逆变电源的重要性

  图1

  如图1所示,R5为全桥高压逆变MOS管源极的高压电流取样电阻,可以这么理解,高压电流的大小基本上决定了输出功率的大小,所以用R5检测高压电流的大小。图1中LM339的两个比较器单元我们分别用来做过流和短路检测。

  先看由IC3D及其外围元件组成的过流保护电路,IC3D的8脚设定一个基准电压,由R33、VR4、R56、R54分压决定其值U8=5* (R33+VR4)/( R33+VR4 +R56+R54)。当R5上的电压经过R24,C17延时后超过8脚电压14脚输出高电平通过D7隔离到IC3B的5脚。4脚兼做电池欠压保护,正常时 5脚电压低于4脚,过流后5脚电压高于4脚,2脚输出高电平控制后级的高压MOS关断,当然也可以控制前级的MOS一起关断。D8的作用是过流短路或电池欠压后正反馈锁定2脚为高电平。

  再看IC3C组成的短路保护电路,原理和过流保护差不多,只是延时的时间比较短,C19的容量很小,加上LM339的速度很快,可以实现短路保护在几个微秒内关断,有效地保护了高压MOS管的安全。顺便说的一点是短路保护点要根据MOS管的ID,安全区域和回路杂散电阻等参数设计。一般来说电流在ID以内,动作时间在30微秒以内是比较安全的。

  IGBT的驱动和短路保护

  IGBT作为一种新型的功率器件,具有电压和电流容量高等优点,开关速度远高于双极型晶体管而略低于MOS管,因而广泛地应用在各种电源领域里,在中大功率逆变器中也得到广泛应用。

  IGBT缺点,一是集电极电流有一个较长时间的拖尾——关断时间比较长,所以关断时一般需要加入负的电压加速关断;二是抗DI/DT的能力比较差,如果像保护MOS管一样在很大的短路电流的时候快速关断MOS管极可能在集电极引起很高的DI/DT,使UCE由于引脚和回路杂散电感的影响感应出很高的电压而损坏。

  IGBT的短路保护一般是检测CE极的饱和压降实现,当集电极电流很大或短路时,IGBT退出饱和区,进入放大区。上面说过这时我们不能直接快速关断 IGBT,我们可以降低栅极电压来减小集电极的电流以延长保护时间的耐量和减小集电极的DI/DT.如果不采取降低栅极电压来减小集电极的电流这个措施的话一般2V以下饱和压降的IGBT的短路耐量只有5μS;3V饱和压降的IGBT的短路耐量大约10-15μS,4-5 V饱和压降的IGBT的短路耐量大约是30μS.

  还有一点,降栅压的时间不能过快,一般要控制在2μS左右,也就是说为了使集电极电流从很大的短路电流降到过载保护的1.2-1.5倍一般要控制在2μS 左右,不能过快,在过载保护的延时之内如果短路消失的话是可以自动恢复的,如果依然维持在超过过载保护电流的话由过载保护电路关断IGBT.

  所以IGBT的短路保护一般是配合过载保护的,下面是一个TLP250增加慢降栅压的驱动和短路保护的应用电路图:

  过流短路保护对逆变电源的重要性

  图2

  图2中电路正常工作时,ZD1的负端的电位因D2的导通而使ZD1不足以导通,Q1,截止;D1的负端为高电平所以Q3也截止。C1未充电,两端的电位为 0.IGBTQ3短路后退出饱和状态,集电极电位迅速上升,D2由导通转向截止。当驱动信号为高电平时,ZD1被击穿,C2能够使Q1的开通有一小段的延时,使得Q3导通时可以有一小段的下降时间,避免了正常工作时保护电路的误保护。ZD1被击穿后Q1由于C2的存在经过一段很短的时间后延时导通,C1开始通过R4,Q1充电,D1的负端电位开始下降,当D1的负端电位开始下降到D1与Q3be结的压降之和时Q3开始导通,Q2、Q4基极电位开始下降,Q3的栅极电压也开始下降。当C1充电到ZD2的击穿电压时ZD2被击穿,C1停止充电,降栅压的过程也结束,栅极电压被钳位在一个固定的电平上。 Q3的集电极电流也被降低到一个固定的水平上。

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青铜剑科技与英飞凌深度合作,联合开发了多款功能强大、高可靠性的汽车级IGBT驱动,分别是基于英飞凌H...

发表于 2017-06-16 11:58 474次阅读
青铜剑科技IGBT驱动方案亮相英飞凌汽车电子季度...

EMC电路中电感有什么作用?IGBT凌乱电感排列...

电感普遍存在与导电的导体。通常叠层母线(BUSBAR)的物理尺寸是由系统决定的,元器件的位置是由BU...

发表于 2017-06-14 14:39 687次阅读
EMC电路中电感有什么作用?IGBT凌乱电感排列...

功率器件中国芯,基本半导体助力第二届中瑞绿色经济...

碳化硅(SiC)是第三代宽禁带半导体,凭借其高耐压、低损耗、高效率的优异特性,正成为电力电子行业的新...

发表于 2017-06-12 10:44 744次阅读
功率器件中国芯,基本半导体助力第二届中瑞绿色经济...

正弦交流电电路中电阻有何作用?IGBT电路中栅极...

有些驱动器只有一个输出端,如落木源TX-K841L、TX-KA962F,这就要在原来的Rg 上再并联...

发表于 2017-06-10 10:59 505次阅读
正弦交流电电路中电阻有何作用?IGBT电路中栅极...

IGBT的结构与各种保护设计方法详解

GTR和MOSFET复合,结合二者的优点,具有好的特性。80年代中期问世以来,逐步取代了GTR和一部...

发表于 2017-06-05 17:01 531次阅读
IGBT的结构与各种保护设计方法详解

IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法

 IGBT就是一个开关,非通即断,如何控制他的通还是断,就是靠的是栅源极的电压,当栅源极加+12V(...

发表于 2017-06-05 15:43 806次阅读
IGBT的工作原理和作用以及IGBT管的检测方法

基于IGBT的缓冲电路怎样选择电容?电容大小不同...

在谐振电容选择前,应首先确定IGBT 驱动的负载电流IGmax的最大值、外施电源V的最大值以及要求的...

发表于 2017-06-02 09:55 590次阅读
基于IGBT的缓冲电路怎样选择电容?电容大小不同...

数字型IGBT的设计与实现,IGBT过流的检测方...

随着电力电子器件技术的发展,大功率器件在轨道交通、直流输电、风力发电等领域的市场迅猛发展,其中以IG...

发表于 2017-05-25 09:50 377次阅读
数字型IGBT的设计与实现,IGBT过流的检测方...

IGBT系统功能介绍,IGBT吸收电路参数该如何...

IGBT,中文名字为绝缘栅双极型晶体管,它是由MOSFET(输入级)和PNP晶体管(输出级)复合而成...

发表于 2017-05-25 08:55 2131次阅读
IGBT系统功能介绍,IGBT吸收电路参数该如何...

什么是IGBT固态脉冲,它的工作原理是什么?IG...

对于不含阻尼二极管的IGBT管,由于三个电极间的正反向电阻均为无穷大,故不能用此法判断。一般地,可从...

发表于 2017-05-24 17:20 454次阅读
什么是IGBT固态脉冲,它的工作原理是什么?IG...

超详细详解IGBT在电动汽车的作用原理,简要说明...

该电源的输入是新能源乘用车常规的12V电源,该电源通常波动范围是8~16V,而驱动电源的输出需要相对...

发表于 2017-05-24 16:36 2691次阅读
超详细详解IGBT在电动汽车的作用原理,简要说明...

IGBT封装流程及其原理分析,简洁明了的告诉你如...

散热管理设计方面,通过采用封装的热模拟技术,优化了芯片布局及尺寸,从而在相同的ΔTjc条件下,成功实...

发表于 2017-05-24 15:56 2715次阅读
IGBT封装流程及其原理分析,简洁明了的告诉你如...

IGBT缓冲电路和电容分析,基于电磁互感模块的I...

对由电力电子器件构成的变换器进行电磁兼容性设计之前,必须分析预期的电磁环境,并从电磁干扰源,耦合途径...

发表于 2017-05-24 14:20 477次阅读
IGBT缓冲电路和电容分析,基于电磁互感模块的I...

脉冲变压器怎样组成IGBT驱动?快速检查IGBT...

IGBT元件往往采用多并联形式,因此如果某个IGBT元件发生故障,将会导致并联回路中的大量IGBT损...

发表于 2017-05-24 10:49 974次阅读
脉冲变压器怎样组成IGBT驱动?快速检查IGBT...

IGBT管脚极性该如何鉴定?一个精巧的IGBT散...

强制风冷是利用风扇强制空气对流,冷却是由间断运行的风扇提供的。如果温度过高或持续输出大电流时,风扇就...

发表于 2017-05-24 09:55 773次阅读
IGBT管脚极性该如何鉴定?一个精巧的IGBT散...

MOS管,IGBT,以及三极管他们有什么区别?正...

在低压下 igbt相对mos管在电性能和价格上都没有优势,所以基本上看不到低压igbt,并不是低压的...

发表于 2017-05-24 09:19 2031次阅读
MOS管,IGBT,以及三极管他们有什么区别?正...

IGBT通用计算方法,IGBT门极驱动是什么意思...

HCPL316J 可以驱动 150 A/1200 V 的 IGBT ,光耦隔离, COMS/TTL ...

发表于 2017-05-23 17:34 1746次阅读
IGBT通用计算方法,IGBT门极驱动是什么意思...

IGBT,IGCT和IEGT分别是什么?IGBT...

不管采用何种瞬时频率分析方法都将与宏观上的电流函数特征相接近。那就是主要的瞬时频率成分存在于门函数周...

发表于 2017-05-23 16:43 2479次阅读
IGBT,IGCT和IEGT分别是什么?IGBT...

隔离驱动IGBT有何意义?IGBT失控数据变化准...

严格来说,器件静电损伤也属于过电压应力损伤,静电型过电应力的特点是:电压较高,能力较小,瞬间电流较大...

发表于 2017-05-23 16:00 561次阅读
隔离驱动IGBT有何意义?IGBT失控数据变化准...

IGBT模块损坏修复方案与IGBT焊机报错修复方...

可通过降额使用,加大散热器,涂敷导热胶,强制风扇冷却,设置过温度保护等方法来解决过热损坏问题。在安装...

发表于 2017-05-23 15:17 973次阅读
IGBT模块损坏修复方案与IGBT焊机报错修复方...

IGBT模块应用需要注意什么?IGBT电平错位软...

在为IGBT模块安装散热器时,每个螺钉需按说明书中给出的力矩拧紧。力矩不足会导致热阻增加或运动中出现...

发表于 2017-05-23 14:30 399次阅读
IGBT模块应用需要注意什么?IGBT电平错位软...

光伏电机IGBT模块的应用和精简型风电变流器的设...

根据整个装置所要完成的不同功能,将控制系统软件划分为主程序和中断服务程序。主程序中包括DSP初始化和...

发表于 2017-05-23 10:50 783次阅读
光伏电机IGBT模块的应用和精简型风电变流器的设...

IGBT模块常见问题分析,RF对线性电路有什么影...

考虑到所有这些因素,电路板和系统级设计人员应如何选择放大器呢?答案是:要看电磁干扰抑制比(EMIRR...

发表于 2017-05-23 09:59 303次阅读
IGBT模块常见问题分析,RF对线性电路有什么影...

常用的功率元器件大全,防爆变频机的设计,你想知道...

随着电力电子技术的不断发展,变频调速技术日益成熟,通用变频器得到了迅速发展,各种品牌的变频器在自控领...

发表于 2017-05-23 09:14 636次阅读
常用的功率元器件大全,防爆变频机的设计,你想知道...

Power Integrations推出紧凑、高...

美国加利福尼亚州圣何塞,2017年5月16日 – 中高压逆变器应用领域IGBT和MOSFET驱动器技...

发表于 2017-05-19 15:45 254次阅读
Power Integrations推出紧凑、高...

IGBT驱动模块控制器焊接系统

激光加工作为一种先进的制造技术,具有应用范围广、工艺灵活性好、加工精度高、质量好、生产过程清洁以及便...

发表于 2017-05-18 10:43 902次阅读
IGBT驱动模块控制器焊接系统

IGBT开关速度调节测试,IGBT模块一直发出杂...

这种方式已经在逻辑IC里盛行。现在的超高速逻辑电路都采用这种结构,包括电脑中的CPU!我们已享用此原...

发表于 2017-05-17 16:00 712次阅读
IGBT开关速度调节测试,IGBT模块一直发出杂...

各种最经典的IGBT电路赏析和保护方案,IGBT...

M57959L/M57962L厚膜驱动电路采用双电源(+15V,-10V)供电,输出负偏压为-10V...

发表于 2017-05-17 15:03 723次阅读
各种最经典的IGBT电路赏析和保护方案,IGBT...