如何保護電機驅(qū)動器和可再生能源系統(tǒng)中的IGBT

　　為了避免不必要的IGBT導(dǎo)通，ACPL-332J柵極驅(qū)動光電耦合器中加入了米勒箝位功能，可以在關(guān)斷時監(jiān)測柵極電壓并在低于2V時進行輸出箝位，在較小的驅(qū)動要求時，米勒箝位也可以用來取代柵極驅(qū)動器的負電壓源以快速進行IGBT的柵極放電和快速關(guān)斷。

　　過電流檢測

　　取決于保護需求，過電流情況可由不同檢測點的組合，包括IGBT射極、三個輸出相位以及HV+和HV-直流電壓等進行，這是一個在隔離放大器中內(nèi)置錯誤檢測電路，如Avago的HCPL-778J和ACPL-785J等產(chǎn)品所采用的方法。

　　為了確保錯誤狀態(tài)可以快速通過隔離屏障傳遞，HCPL-778J和ACPL-785J使用了兩個獨特的數(shù)字編碼序列，當(dāng)錯誤情況發(fā)生時，光通道上正常的數(shù)據(jù)傳輸會被中斷，并以錯誤編碼序列比特流取代，錯誤碼在設(shè)計上和普通編碼方式有明顯不同，因此可以在錯誤情況發(fā)生時由解碼器立即辨別。

　　意外觸發(fā)是沒有任何明顯錯誤情況下發(fā)生錯誤檢測所造成的錯誤觸發(fā)，為了避免這類錯誤觸發(fā)的發(fā)生，可以加入一個脈沖鑒別電路來有效防止電流(di/dt)和電壓(dv/dt)變動所引起短時脈沖的影響，這個方法的好處是抑制能力不會受到振幅的影響，也就是說，錯誤閥值可以設(shè)定在較低的水平而不會提高意外觸發(fā)的機會，比較器的輸出在送到編碼器方塊前先連接到消隱時間為2ms的消隱濾波器?！　?/p>

圖5：HCPL-778J和ACPL-785J器件內(nèi)部功能框圖。

　　[圖說]
　　FAULT DETECT = 錯誤檢測
　　MODULATOR = 調(diào)制器
　　REFERENCE = 參考
　　ENCODER = 編碼器
　　DECODER = 解碼器
　　RECTIFIER = 整流器

　　過載檢測

　　過載為電機電流超過設(shè)備額定電流大小，但卻還不至于造成電機或電源轉(zhuǎn)換器立即損壞危險的情況。

　　電機的瞬間停機可能會造成系統(tǒng)層級的意外反應(yīng)程序，因此，電源轉(zhuǎn)換器通常會在正常規(guī)格外加入過載規(guī)格，可允許的過載時間依溫度過熱真正造成影響的時間而定，典型的過載規(guī)格大約為處于正常負載規(guī)格的1.5倍達1分鐘時間長度。HCPL-778J和ACPL-785J隔離放大器還包含有一個額外功能，ABSVAL輸出，可以用來幫助簡化電路要求和這類過載情況的檢測，ABSVAL電路可以對輸出信號進行整型，提供依下列公式，正比于輸入信號絕對值的輸出信號：ABSVAL = |VIN| * VREF,EXT / 252mV。

　　總結(jié)

　　IGBT目前被廣泛應(yīng)用在電機或可再生能源系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換器上，雖然有多種不同技術(shù)可以使用于IGBT驅(qū)動，但柵極驅(qū)動光電耦合器因為提供了電氣隔離和共模噪聲抑制能力，因此成為最佳成本效益的選擇。為了強化這類高電壓且快速開關(guān)應(yīng)用的可靠性和安全性，集成型柵極驅(qū)動光電耦合器和隔離放大器可以使IGBT的保護更緊湊、成本更低并且更易于實現(xiàn)。