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关于IGBT保护电路设计必知问题

2011-01-06 23:12
林契于宸
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  摘要:全面论述了IGBT的过流保护、过压保护与过热保护的有关问题,并从实际应用中总结出各种保护方法,这些方法实用性强,保护效果好。

  1 引言

  IGBT(绝缘栅双极性晶体管)是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件,具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点,因而广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差,一旦出现意外就会使它损坏。为此,必须但对IGBT进行相关保护 本文从实际应用出发,总结出了过流、过压与过热保护的相关问题和各种保护方法,实用性强,应用效果好。

  2 过流保护

  生产厂家对IGBT提供的安全工作区有严格的限制条件,且IGBT承受过电流的时间仅为几微秒(SCR、GTR等器件承受过流时间为几十微秒),耐过流量小,因此使用IGBT首要注意的是过流保护。产生过流的原因大致有:晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰等引起误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、输出端对地短路与电机绝缘损坏、逆变桥的桥臂短路等。

  对IGBT的过流检测保护分两种情况:

  (1)驱动电路中无保护功能。这时在主电路中要设置过流检测器件。对于小容量变频器,一般是把电阻R直接串接在主电路中,如图1(a)所示,通过电阻两端的电压来反映电流的大小;对于大中容量变频器,因电流大,需用电流互感器TA(如霍尔传感器等)。电流互感器所接位置:一是像串电阻那样串接在主回路中,如图1(a)中的虚线所示;二是串接在每个IGBT上,如图1(b)所示。前者只用一个电流互感器检测流过IGBT的总电流,经济简单,但检测精度较差;后者直接反映每个IGBT的电流,测量精度高,但需6个电流互感器。过电流检测出来的电流信号,经光耦管向控制电路输出封锁信号,从而关断IGBT的触发,实现过流保护。

  

  图1 IGBT的过流检测

 

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