IGBT模塊過流保護的兩種情況介紹
點擊次數(shù):7181 更新時間:2015-09-15
生產廠家對IGBT模塊提供的安全工作區(qū)有嚴格的限制條件,且IGBT模塊承受過電流的時間僅為幾微秒,耐過流量小,因此使用IGBT模塊首要注意的是過流保護。產生過流的原因大致有:晶體管或二極管損壞、控制與驅動電路故障或干擾等引起誤動、輸出線接錯或絕緣損壞等形成短路、輸出端對地短路與電機絕緣損壞、逆變橋的橋臂短路等。
對IGBT模塊的過流檢測保護分兩種情況:
(1)、驅動電路中無保護功能。這時在主電路中要設置過流檢測器件。對于小容量變頻器,一般是把電阻R直接串接在主電路中,通過電阻兩端的電壓來反映電流的大小;對于大中容量變頻器,因電流大,需用電流互感器TA。電流互感器所接位置:一是像串電阻那樣串接在主回路中,二是串接在每個IGBT模塊上,。前者只用一個電流互感器檢測流過IGBT的總電流,經濟簡單,但檢測精度較差;后者直接反映每個IGBT的電流,測量精度高,但需6個電流互感器。過電流檢測出來的電流信號,經光耦管向控制電路輸出封鎖信號,從而關斷IGBT的觸發(fā),實現(xiàn)過流保護。IGBT模塊的過流檢測
(2)、驅動電路中設有保護功能。如日本英達公司的HR065、富士電機的EXB840~844、三菱公司的M57962L等,是集驅動與保護功能于一體的集成電路(稱為混合驅動模塊),其電流檢測是利用在某一正向柵壓Uge下,正向導通管壓降Uce(ON)與集電極電流Ie成正比的特性,通過檢測Uce的大小來判斷Ie的大小,產品的可靠性高。不同型號的混合驅動模塊,其輸出能力、開關速度與du/dt的承受能力不同,使用時要根據(jù)實際情況恰當選用。
由于混合驅動模塊本身的過流保護臨界電壓動作值是固定的(一般為7~10V),因而存在著一個與IGBT模塊配合的問題。通常采用的方法是調整串聯(lián)在IGBT模塊集電極與驅動模塊之間的二極管V的個數(shù),如圖2(a)所示,使這些二極管的通態(tài)壓降之和等于或略大于驅動模塊過流保護動作電壓與IGBT模塊的通態(tài)飽和壓降Uce之差?;旌向寗幽K與IGBT模塊過流保護的配合上述用改變二極管的個數(shù)來調整過流保護動作點的方法,雖然簡單實用,但精度不高。這是因為每個二極管的通態(tài)壓降為固定值,使得驅動模塊與IGBT模塊集電極c之間的電壓不能連續(xù)可調。在實際工作中,改進方法有兩種:(1)、改變二極管的型號與個數(shù)相結合。例如,IGBT的通態(tài)飽和壓降為2.65V,驅動模塊過流保護臨界動作電壓值為7.84V時,那么整個二極管上的通態(tài)壓降之和應為7.84-2.65=5.19V,此時選用7個硅二極管與1個鍺二極管串聯(lián),其通態(tài)壓降之和為0.7×7+0.3×1=5.20V(硅管視為0.7V,鍺管視為0.3V),則能較好地實現(xiàn)配合(2)、二極管與電阻相結合。由于二極管通態(tài)壓降的差異性,上述改進方法很難設定IGBT模塊過流保護的臨界動作電壓值如果用電阻取代1~2個二極管,則可做到配合。另外,由于同一橋臂上的兩個IGBT的控制信號重疊或開關器件本身延時過長等原因,使上下兩個IGBT直通,橋臂短路,此時電流的上升率和浪涌沖擊電流都很大,極易損壞IGBT模塊為此,還可以設置橋臂互鎖保護,如圖3所示。圖中用兩個與門對同一橋臂上的兩個IGBT模塊T的驅動信號進行互鎖,使每個IGBT模塊的工作狀態(tài)都互為另一個IGBT模塊驅動信號可否通過的制約條件,只有在一個IGBT模塊被確認關斷后,另一個IGBT模塊才能導通,這樣嚴格防止了臂橋短路引起過流情況的出現(xiàn)。