大功率igbt驱动保护电路的功能解析

2022-02-18 09:25分类：电子元器件阅读：

　依据不一样的运用必须，功率大的igbt推动防护电源电路能够由好几个作用构成一个相对性完善的单独分系统。该体系的首要目标是进行“插口”工作中:
3.1　防护作用
　　因为造成波型逻辑性的控制系统与输出功率主控制回路中间存有脉冲信号差别，并且输出功率主控制回路存有十分高的干扰信号，这就必须开展数据信号传输的防护及开关电源提供的防护。数据信号防护有俩种方法:光耦隔离方法及脉冲变压器隔离方式。
　　光耦隔离方法的特点是变换电源电路简易，便于运用。因为升高延迟及降低延迟在500ns上下的数量级，因此可用在頻率较低的行业。假如必须常见故障回传入主控芯片系统软件，则必须此外一路光电耦合器。为了更好地使用方便，也是有将这两个光电耦合器集成化在一个封裝以内的商品，如hcpl-316j这些。现阶段市場上光耦隔离方法的最高工作中防护工作电压viorm在3500v上下。
　　脉冲变压器隔离方式的变换电源电路比较繁杂，一般必须应用专用型集成电路芯片，可是因为其运转速率高，可用在頻率较高的行业，并且常见故障传回不用其他绕阻，防护安全通道相对性简易。只需室内空间部位容许，变电器防护能够由于线圈电感加工工艺的改善保证十分高。除此之外一些对信息的防护有标准的运用场所，规定防护控制电路的dv/dt耐量十分高，而应用脉冲变压器防护则能够做到75kv/μs之上的水准。
开关电源提供防护一般选用不共地的dc/dcSPWM，其变电器防护抗压一般是母相电压的3倍之上，SPWM的二次侧务必可以给予正负极开关电源。
3.2　过流保护防护作用
　　推动过流保护防护的设定(见图7黑影一部分)针对半桥、全桥主控制回路而言是十分关键的。它一般是应用r、c电源电路来完成的。r、c电源电路的特点是简易，抗干扰性强，缺陷是很容易受气温危害，成本费较高，必须占有珍贵的pcb板件的总面积，过流保护時间的调节间距偏大。
　　对于以上r、c电源电路的缺陷，许多具备研发水平的客户想要应用“数据”的方法来得到过流保护。其最大的的特点是溫度稳定性能好，因为调节横距只是与时钟信号頻率相关，能够保证很细致，有利于蚁群算法及主控制回路系统软件。

图7　上桥臂a与下桥臂b的过流保护提示

3.3　推动效率的缓存作用
　　针对輸出额定电压在100a之上的igbt而言，尽管归属于具备高阻键入的场控元器件，可是因为分布电容的存有及其弥勒效用，在短期内（微秒或亚微秒）必须向igbt的键入端键入或抽出来很大的电流量，从好几百mAh到十几个皮安不一，视igbt及主控制回路的技术参数来明确。因而在输出功率容积上一般的时序逻辑电路及逻辑性缓存电源电路均没法担任，必须专业制定的输出功率缓存电源电路来处理。这一类输出功率缓存电源电路基本上全是选用图腾柱輸出级。许多商品采用双极型元器件如m57962l等，也是有采用单级型元器件的如2sd315ai等，更有选用复合型元器件，其上管采用双极型元器件，下管采用单级型元器件如hcipl-316j这些。为了更好地达到一瞬间可以源出、吸进十几个皮安，去耦电容的挑选及合理布局看起来极其重要。一般采用具备优良高频率特点的独石电容，在pcb合理布局时规定尽可能紧贴图腾柱。
　　输出功率缓存级的主机电源提供的容积也是十分关键的，视igbt的门极正电荷以或门极电容器主要参数及其主控制回路输出功率来明确。输出功率缓存级电源电路如图所示8所显示，它的防护抗压能力与讯号传送电源电路的抗压水准规定等同于。

图8　输出功率缓存级电源电路

3.4　检验及保障作用
3.4.1　过电流检验及维护
　　一般选用间接性工作电压法。当igbt发生过电流状况时，vce饱和状态损耗扩大，因而根据检验igbt通断时的vce饱和状态损耗与制定的阀值完成较为就可以分辨是不是发生过电流。为了更好地增强抗干扰性，发生了许多的标准设定及较为方式，防止输出功率主控制回路发生经常“打嗝儿”乃至关机的状况。除此之外怎样可靠地关闭一只乃至多个串联处在过电流当中的igbt也必须细心考虑到，现阶段大部分选用软关闭方式防止igbt进到“栓锁”情况。检验线路如图所示9所显示。

图9　过电流检验电源电路

3.4.2　欠压保护检验及维护
　　一般状况下，igbt栅压工作电压vge需15v才可以使igbt进到深饱和状态;假如vge小于13v，在大电流量时，ce中间过高的通断损耗将使igbt集成ic溫度大幅度升高;当栅压工作电压小于10v，igbt将工作中于线形区而且迅速因温度过高而损坏;因而必须对vge的电流开展欠压保护检验。在2ed300c17-s、skypertmpro等全功能性控制器的二次侧上面集成化了该作用。
3.4.3　温度测量及维护
　　在一些企业生产制造的igbt控制模块上，还融合了温度感应器，只需将该温度感应器的数据信号联接到控制器的相对应检验电源电路上，就能完成控制器对igbt溫度的检验。因为感应器放置在igbt的集成ic周边，能够更为现实地体现出igbt集成ic的具体溫度，因此能够更为靠谱地维护igbt控制模块。
3.4.4　维护作用的逻辑性解决
　　一旦igbt控制模块发生了以上的任意一个常见故障，都必须进到维护情况，因此维护作用的逻辑性解决是最核心的一环，也是最难以设计方案的一环，并且一般也是由设计方案技术工程师自己来开发设计实现的。它的解决标准是:当某一只igbt发生了常见故障，规定维护逻辑性解决保证:
(1)尽量不关机;
(2)要避免安全事故进一步扩张;
(3)规定对报警系统开展真伪的鉴别。
这必须采用手机软件与硬件配置融合设计的方法来完成“智能化维护逻辑性解决”。系统软件不一样，管理方法维护的逻辑性解决设计方案也不一样。一般采用的具体措施是:最先安全性关闭“难题igbt”，随后依据操作系统的规定分辨是不是必须关闭大量的igbt，直到关机。与此同时规定每一个流程都设置一个适合的延迟，便于滤掉伪数据信号。
3.5　短单脉冲抑止作用
　　在推动数据信号的传递流程中，因为影响、数据误差等因素会导致在推动数据信号上发生一些短单脉冲，也叫“毛边”;假如控制器依照这种短单脉冲开展对应的igbt电源开关，则会导致輸出波型下降，因而需要对该类短单脉冲开展抑止。