IGBT保護的問題
現在只總結IGBT驅動電路和驅動芯片能保護到的IGBT的項,
1.Vce過壓
2.Vge過壓
3.短路保護
4.過高的di/dt
主要是看一下短路保護和過流保護
短路的定義
1.橋臂內短路(直通)命名為一類短路;
2.橋臂間短路(大電感短路)命名為二類短路,可以使用霍爾檢測,格局電流變化率來判定,
IGBT發生短路時,描述短路電流的數學運算式如下這是個線性方程,它表示,在短路發生時,電流的絕對值與電壓,回路中的電感量,及整個程序持續的時間有關系,

絕大部分的短路,母線電壓都是在額定點的,影響短路電流的主要因素是“短路回路中的電感量”,因此對短路行為進行分類定義時,短路回路中的電感量是主要的分類依據,
如果短路回路中的電感量在繼續增大,那么電流變化率就變得更低,此時就不是短路了,變成“過流”了,這時候需要電流傳感器或者特定的電路來感知電流的絕對數值,從而進行“過流保護”,通常驅動芯片只能進行短路保護,不能進行過流保護,短路保護和過流保護是兩個不一樣的概念,
短路保護原理:
短路保護,desat保護又叫退飽和保護,
1.如下圖是一款驅動芯片內部的原理框圖

其原理是:(1)當IGBT關斷時,T1導通,電流源1被T1旁路,Ca的點位被鉗位到低位,比較器不翻轉;
(2)當IGBT進入開通程序中,T1截止,IGBT進入飽和導通,電流源1流過Rm,Dm及IGBT形成回路,比較器不翻轉;
(3)當IGBT出現短路時,會退出飽和區,Vce快速上升直至母線電壓,Dm馬上截止,電流源1則向 Ca充電,Ca的點位線性上升,達到門檻時比較器翻轉,
短路保護其實是驅動芯片監測的 Vce之間的壓降,可以參考資料手冊得知desat設定的閾值,Vce達到這個閾值就開始進行短路保護動作,

IGBT發生短路時,電流上升至4倍額定電流以上,最終IGBT是要將這個電流關斷掉的,這時的電流數值比平常作業的電流高了許多,所以此時的電壓尖峰也是非常高的,所以為了防止高的電壓尖峰損壞IGBT,還需要引入有源鉗位電路吸收掉此時的高電壓尖峰,
過流保護:
IGBT過流是回路電感較大,電流爬升緩慢(相較于短路),IGBT不會發生退飽和現象,所以需要靠電流傳感器來感知電流的數值,對系統進行保護,
除了通過電流傳感器來采集電流之外,和可以在驅動電路中引入過流檢測電路,Di/dt檢測,Vce飽和壓降檢測都可以檢測過流,
電流傳感器檢測主要采用倍訓霍爾電流傳感器進行采樣,受限于霍爾傳感器的頻帶寬度及控制采樣電路的延遲,實時性可能還有待提高;di/dt檢測主要是依據IGBT的功率E級和驅動E級之間的寄生電感來判斷電流的大小,而此電感引數并不容易測量;Vce飽和壓降檢測可采用IGBT驅動芯片的去飽和Desat檢測功能,
原理圖如下圖:
D5為 低 溫 漂 型 電 壓 比 較 器LM2903,通過調整 R1、R2的阻值可在 D5的 2 腳端得到
需要的閾值電壓 Vth,IGBT 正常作業時,D5的 3 腳端電壓低于 Vth,比較器輸出為低電平,由于比較器輸出為三極管 OC 門輸出,DESAT 端電壓箝位在約 0 V 的低電平,無過流故障發生; 當 IGBT 的 VCE因過流上升,D5的 3 腳電壓高于 Vth時,比較器翻轉輸出高電平,OC 門關斷,DESAT 端電壓上升到 + 15 V,超過芯片內部的 6. 5 V 比較門限,過流故障發生,

采用電壓基準源 TL431 和電壓比較器 LM2903 的過流保護電路可根據 IGBT 的不同調整 R1、R2的阻值,生產除錯較為方便,
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