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解析:IGBT的驱动过流保护电路的设计方案

发布时间:2015-07-22 责任编辑:echolady

【导读】本文针对IGBT的驱动过流?;の侍?,设计出??榍鞅;さ缏?、分离元件驱动过流?;さ缏?。文中详细分析了两种不同的驱动过流?;さ缏返墓ぷ髟砗陀湃钡?。下面就跟小编一起回顾。

IGBT因其饱和压降低和工作频率高等优点而成为大功率
开关电源等电力电子装置的首选功率器件,但IGBT和晶闸管一样,其抗过载能力不高。因此,如何设计IGBT的驱动过流?;さ缏?,使之具有完善的驱动过流保护功能,是设计者必须考虑的问题。

1、驱动过流保护电路的驱动过流?;ぴ?/strong>

IGBT的技术资料表明,IGBT在10μS内最大可承受2倍的额定电流,但是经常承受过电流会使器件过早老化,故IGBT的驱动过流?;さ缏返纳杓圃蛭阂?、当过电流值小于2倍额定电流值时,可采用瞬时封锁栅极电压的方法来实现保护;二、当过电流值大于2倍额定电流值时,由于瞬时封锁栅极电压会使di/dt很大,会在主回路中感应出较高的尖峰电压,故应采用软关断方法使栅极电压在2μS—5μS的时间内降至零电压,至最终为-5伏的反电压;三、采用适当的栅极驱动电压。基于上述思想,驱动过流?;さ缏废址治掷朐鞅;さ缏泛湍?榍鞅;さ缏贰?br />
2、驱动过流保护电路的设计

以多电源驱动过流?;さ缏肺?,分离元件驱动过流保护电路如图1。图1中,T1、T4和T5构成IGBT的驱动电路,DZ1、T3、D2、C4构成延时降压电路。T6、555集成电路和光耦LP2构成延时电路。在正??ㄊ保琓1和T4导通,由于D1和R6的作用,B点电路不会超过DZ1击穿电压,此时T3截止,D点电位不会下降,延时电路不延时,T2截止。当IGBT流过短路电流时,IGBT的集射极压降上升,此时C点电位上升,上升时间t1由式(1)求得?! ?br />
2、1 分离元件驱动过流?;さ缏?br />
 解析:IGBT的驱动过流保护电路的设计方案

此外,单电源驱动过流?;さ缏返脑碛肷鲜龆嗟缭辞鞅;さ缏防嗨?。

还应注意:(1)选择合适的栅极驱动电压值;正电压值一般在12V—15V为宜,12V最佳,反向电压一般在5V—10V;

(2)选择合适的栅极串联电阻值,一般选几欧姆到十几欧姆;

(3)选择合适的栅射极并联电阻值或稳压二极管。

从上述分析可知,分离元件驱动过流?;さ缏犯丛?,但设计灵活。
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2、2 模块驱动过流?;さ缏?br />
以EXB841系列为例,??榍鞅;さ缏啡缤?。图2中,9脚为参考地,2脚电位为20V,1脚电位为5V,当14脚、15脚之间加上高电平驱动信号时,EXB841中的互补输出级中的上管导通,IGBT导通;反之,输入为低电平时,IGBT关断。EXB841内部过流?;さ缏吠ü觳釯GBT的集射极电压Vce来判断IGBT是否过流,其判断公式为:

Vce+V1+VD≥V2(4)

式(4)中,V1为1脚电位;VD为6脚所接二极管D导通压降;V2为EXB841内部二极管击穿电压。如设V1=5V,VD=1V,V2=13V,即Vce=7V时,为过流?;さ缪狗е担盫ce<7V时保护电路不工作,其?;すδ芪旱惫魇苯档驼ど浼缪梗⒂肼囟霞际跸嘟岷稀?1〕。在检测到短路2μS后,开始降低栅极驱动电压,10μS内降到OV。在这段时间内,若短路现象消除,栅极驱动电压恢复到正常值;若故障仍存在,则5脚输出故障信号,通过一定时间的延迟后,IGBT的栅射极电压最终为-5伏,同时封锁输入信号,这样避免立即停止输入信号造成硬关断,产生过电压击穿IGBT。其不足之处为:一、负栅压过低,降低了IGBT的可靠性;二、没有过流信号锁定功能,一旦发生过流故障,并不能在当前工作周期内实现延时保护关断。

另外,IR系列、M579系列和VC37系列模快驱动器的原理与EXB841类似,此处不再赘述。

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结语

以上介绍了几种IGBT驱动过流?;さ缏贰7掷朐鞅;さ缏犯丛樱杓屏榛?、保护功面,??榍鞅;さ缏肥沟缏返纳杓萍蚧⒕弑噶艘欢ǖ谋;すδ?,但这些?;すδ苁怯邢薜?,用时,还要考虑扩展其功能。至于实际应用中采用哪一种方法,应视实际情况而言。

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