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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。文章来源:http://www.igbt8.com/
IGBT集中过流保护电路
(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。通过查阅三菱1200V IGBT的产品手册可知,UCE(sat)与Ic的关系可由如下经验公式表示出来。
IGBT分散过流保护电路
保护压降与输出导通电流关系式
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“打嗝”的保护方法,故障消除后即恢复正常工作。
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