HL601A雙電平保護器厚膜集成電路及應用
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1引言
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179546.htm電力電子運行裝置是電力電子技術(shù)的核心，一個裝置投入運行后的穩(wěn)定性和可靠性，與其保護性能是否完善和反應靈敏密切相關(guān)。通常電力電子裝置設置的保護有：過壓、過流、直通、短路、缺相等許多種，保護電路借助于傳感器檢測裝置的運行參量，與設計設定的門檻值進行比較，當超過該門檻值時便進行相應的保護，常用的方法是借助于比較器和設定門檻的電位器。對大批量生產(chǎn)的電力電子裝置，這種調(diào)試方法工作量大，且因電位器滑頭的接觸是否可靠，參數(shù)分散性等因素都會給設備的可靠性帶來影響。陜西高科電力電子有限責任公司生產(chǎn)的雙電平保護器厚膜集成電路HL601A，可以彌補上述不足，它采用集成電路封裝，翻轉(zhuǎn)門檻固定，給電力電子成套裝置的調(diào)試和維護帶來很大的方便。
2HL601A簡介
HL601A能實現(xiàn)過電流、過電壓、過熱等信號的雙電平保護，它開創(chuàng)了多電平保護器的先例，具有動作門限準確、動作迅速及可靠性高的特點。它具有兩級翻轉(zhuǎn)電平，當達到第一級翻轉(zhuǎn)電平時(額定值的120％)給出報警信號，在過載信號消失后能自動復位。此電平能提醒值班人員注意，使值班人員及控制計算機采取降低給定值的措施。當達到第二級翻轉(zhuǎn)電平時(160％)，電路自動翻轉(zhuǎn)并保持和記憶翻轉(zhuǎn)狀態(tài)，使被保護器件自動封鎖。此保護電路適用于以晶閘管、GTR、IGBT、功率MOSFET、GTO等為主功率器件的電力電子裝置中做保護用。
21引腳排列、各引腳名稱、功能及用法
HL601A為單列直插式15引腳封裝的厚膜集成電路，引腳排列如圖1所示，各引腳的名稱、功能及用法如表1所列。外形尺寸為長×寬×厚=40mm×28mm×6mm。
22內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理簡述
HL601A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理如圖2所示。由圖可知，它的內(nèi)部由絕對值電路、雙電平比較器、保護電路三部分組成。其工作原理為：來自用戶電路的被保護信號取樣值（可以是任意極性）通過絕對值電路轉(zhuǎn)化為正信號，當其大于第一級保護門檻時，第一級保護動作，輸出端(引腳10)由高電平(大于9V)轉(zhuǎn)換為低電平(小于1V)，經(jīng)過外電路提醒值班人員或主控計算機采取控制措施，通常采用降低被保護信號給定值的措施。如采取措施后被控制量值降低并低于第一級動作門檻則系統(tǒng)恢復正常；如被控制量的檢測值繼續(xù)增加，達到第二級保護門檻時，則第二級比較器動作，經(jīng)保持電路記憶動作狀態(tài)，以便操作人員檢查故障原因，并及時采取處理措施。
圖1HL601A的外形和引腳排列圖
| 腳號 | 符號 | 名稱功能 | 用法 |
|---|---|---|---|
| 1 | Vi | 檢測信號輸入端 | 接用戶被保護信號輸入端 |
| 2 | VEE | 負電源電壓輸入端 | 使用中接用戶負電源，一般取－15V，為抗干擾應接一去耦電容到引腳14 |
| 3 | GND1 | 輸入級地端 | 接用戶被保護信號輸入級地端 |
| 10 | VO1 | 第一級保護動作輸出端 | 保護動作時輸出由高電平降為低電平 |
| 11 | R | 復位端 | 通過一電阻接一常開復位按鈕的一頭 |
| 12 | C | 保護動作延時時間電容設置端 | 通過一延時電容器接地端 |
| 13 | VO2 | 第二級保護動作輸出端 | 保護動作后輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?/th> |
| 14 | GND2 | 輸出級參考地端 | 使用中接輸出級的地 |
| 15 | VDD | 正電源端 | 使用中一般接＋15V，為HL601A正常工作提供電源，接用戶為HL601A提供的工作電源，為抗干擾應接一去耦電容到地（引腳14） |
表1HL601A的引腳說明
圖2HL601A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖
圖3HL601A保護后的輸出波形
(a)輸入波形(b)第一級翻轉(zhuǎn)電平波形(c)第二級翻轉(zhuǎn)電平波形
圖4HL601A的典型應用接線圖
23主要電參數(shù)和限制
（1）電源電壓：±15V±10％；
（2）電源電流：≤10mA；
（3）保護動作門檻電壓：第一級（6±0.5）V,第二級（8±0.5）V；
（4）保護輸出電壓：第一級高電平>9V，低電平
1V；第二級高電平>12V，低電平1V；
（5）第二級保護最小動作延遲時間：1μs；
（6）第二級保護延遲時間可按下式計算：
td=3.6×10－3C＋0.6(μs)；
（7）最大負載能力：高電平拉電流≤10mA，低電
平灌電流≤10mA。
3應用技術(shù)
HL601A的優(yōu)良性能，決定了其可以方便地用于各種電力電子裝置中作為保護元件。
31典型應用波形
HL601A的典型工作波形如圖3所示，圖3（a）為輸入波形，圖3（b）為第一級保護輸出端電壓波形，圖3（c）為第二級輸出端電壓波形。
32典型應用接線
圖4給出了HL601A的典型應用接線圖。圖5給出了HL601A用于三相變頻調(diào)速系統(tǒng)作過壓保護的原理圖，為了保證隔離，應用霍爾電壓傳感器（HLV）檢測直流電壓，作為HL601A的保護輸入，HL601A的第一級保護輸出作封鎖脈沖之用，第二級保護輸出用來分斷主電路進行集中式保護。
圖5HL601A用于三相SPWMIGBT變頻調(diào)速系統(tǒng)的原理圖
4結(jié)語
HL601A可用于電力電子裝置中的過流、過壓、直通、短路、過熱等故障的兩級保護的需要。由于它為集成電路封裝，環(huán)境適應性強，外圍元件很少，使用方便，可靠性高，抗干擾能力強，其應用前景將是十分廣闊的。
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