Sirkuit Pendek IGBT dalam Sistem dan Perlindungannya, IGBTModule

Metode melindungi pipa atas dan bawah melalui.

IGBT Perlindungan Photocoupled dicapai dengan mendeteksi tegangan CE, dan menurut hubungan antara V Ce dan IC, ketika IC naik dengan cepat, VCE menindaklanjuti. Ketika nilai VCE naik ke tegangan titik perlindungan, kopling optik akan mematikan dirinya sendiri dan kirim sinyal kesalahan ke DSP, seluruh proses umumnya antara 5 dan 10us. Karena perlindungan tersebut sangat sensitif dan memiliki akurasi yang buruk, hanya cocok untuk perlindungan hubung singkat. Gambar 2 menunjukkan diagram VCE dan IC dari GD200HFL120C2S. Dengan munculnya VCE, peningkatan IC meningkat. IC AT + 7V sebenarnya jauh melebihi arus sirkuit pendek dari modul. Ketika melakukan uji sirkuit pendek dinamis, L, VG, TR, TF dan parameter lainnya memiliki kontrol yang ketat dan stabil, dan arus umumnya dikontrol pada 8-10 Times IC, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Namun, sirkuit pendek diuji pada sistem, dan arus akan sering naik lebih tinggi karena karakteristik sakelar, beban sirkuit dan gangguan.

Perlindungan sirkuit pendek umum untuk menggerakkan kopling optik

(I) PC929

PC929 adalah kopling optik drive umum di industri inverter, dengan fungsi perlindungan sirkuit pendek (PC923 tanpa perlindungan). Karena arus puncak outputnya hanya 0,4A, mendorong IGBT daya tinggi perlu diamplifikasi di bagian belakang untuk menggerakkan IGBT. Berapa banyak arus modul yang dapat dikendarai PC 929 tergantung pada pilihan tabung. Selama PC929 dapat mendorong tabung dan tabung dapat mendorong IGBT, maka dapat dicapai.

Gambar 3 menunjukkan sirkuit perlindungan internal PC929:

1, ketika IGBT dimatikan, tegangan C 9 kaki ditarik ke nol.

2. Saat IGBT dihidupkan, VCC mengisi CP melalui RC, dengan tegangan pengisian melebihi + 7V, dan transmisi O2

Dengan turn-off lunak, FS mengirimkan sinyal kesalahan CPU pada saat yang sama, FS efektif pada level rendah, dan kecepatan pengisian CP ditentukan oleh RC dan CP.

3. Ketika IGBT dimatikan, C dengan cepat ditarik ke bawah, dan kecepatan turun jauh lebih besar dari IGBT off kecepatan.

Banyak orang mencerminkan bahwa PC 929 rentan terhadap kesalahan, tetapi mekanisme misction tidak terlalu jelas. Beberapa orang berpikir bahwa waktu perlindungan terlalu singkat, sementara yang lain berpikir bahwa penurunan tekanan IGBT terlalu besar. Lalu mari kita bahas alasan mengapa PC 929 salah, yang sangat penting untuk desain sirkuit perlindungan IGBT.

Secara teori, semakin besar VCE (SAT), semakin cepat IGBT mencapai tegangan perlindungan + 7V di zona linier, yang benar, tetapi bukan penyebab kesalahan aksi. Nilai IC yang sesuai dengan penurunan tekanan saturasi + 7V jauh lebih besar dari penurunan tekanan saturasi dari arus kelebihan maksimum, sedangkan penurunan tekanan chip umum hanya di bawah 1V, dan celah ini tidak akan menyebabkan kesalahan aksi dalam keadaan sirkuit non-short.

Ketika IGBT dibuka secara normal, alasan utama kesalahan perlindungan adalah waktu V Ce jatuh ketika IGBT dibuka, dan waktu pengisian C P. Lihat Gambar 4.

Catu daya VCC menagih CP melalui RC, dengan tegangan pengisian UCP.

Jika VCE turun di sepanjang jalur, maka VCE telah turun di bawah + 7V sebelum UCP mencapai + 7V, maka tegangan 9 kaki tidak muncul di atas + 7V.

Jika VCE turun di jalur C, maka VCE masih di atas + 7V ketika UCP mencapai + 7V, maka deteksi tegangan 9 kaki akan muncul di atas + 7V, lompat perlindungan sirkuit pendek.

Kesimpulan: Untuk menghindari tindakan kesalahan membuka, Anda dapat memperpanjang waktu pengisian atau kecepatan pembukaan sedikit lebih cepat.

(2) 316J

316J juga banyak digunakan untuk kopling yang digerakkan IGBT dan optik dengan deteksi VCE. Perbedaan terbesar dari PC929 adalah bahwa 316J dapat secara langsung menggerakkan modul 150A tanpa perlu tabung. Dalam hal mekanisme perlindungan, itu juga sangat mirip dengan PC929. Lihat Gambar 5: Ketika IGBT dimatikan, Desat (14) ditarik ke tanah melalui MO SFET berkecepatan tinggi, MOSFET dimatikan setelah IGBT dibuka, dan 14 kaki diisi melalui sumber arus internal dan kapasitor, dan tegangan meningkatkan lebih dari + 7V dan 316J Protects.pc929 menagih kapasitor dengan VCC melalui resistensi; 316J secara langsung mengisi kapasitor melalui sumber arus internal. Karena kapasitor dibebankan dengan sumber arus konstan, waktu pengisian juga dapat dihitung dengan lebih akurat:

t = cv / i, pilih c = 100p

t = 100p *7V /250U A = 2.8us

Ini berarti bahwa VCE harus turun di bawah + 7V dalam 2.8US, atau akan ditunda.

Grafik 6

Pengenalan Eksperimen Perlindungan Sirkuit Pendek

Perlindungan Sirkuit Pendek dapat dibagi menjadi Sirkuit Pendek Alternatif sesuai dengan bentuk Sirkuit Pendek, Sirkuit Pendek Relatif. Tapi tidak peduli apa pun sirkuit pendek, untuk memiliki aliran arus, itu harus membentuk loop, jadi dalam desain Sirkuit Pendek Pendek Pendek Perlindungan dapat dideteksi dalam posisi sirkuit apa pun, tentu saja, efeknya tidak sama. Kami umumnya memilih untuk mendeteksi ve

Tegangan, karena relatif efektif dan dapat diandalkan.

Dalam Tes Perlindungan Sirkuit Pendek Fase Inverter, ada sirkuit pendek pertama setelah operasi dan pertama kali berjalan setelah sirkuit pendek. Kondisi sirkuit pendek dari yang pertama relatif lajang, outputnya adalah sirkuit pendek, ketika sinyal terbuka datang, arus arus mulai bangkit; Kondisi terakhir lebih kompleks, ketika sistem telah berjalan, posisi sirkuit pendek dapat berada di titik mana pun dalam siklus kerja, sehingga bentuk gelombang dari setiap sirkuit pendek juga sangat berbeda. Jadi, arus pelindung mana yang lebih besar? Setelah pengujian Pada sistem, kami menemukan bahwa sirkuit pendek selama operasi, arus dapat bergegas lebih tinggi, karena sirkuit pendek ketika IGBT terbuka, VG dinaikkan lebih besar, dan I C di daerah linier terutama dipengaruhi oleh VG.

I r es = c r es *dv /dt

△ VG = IRES*(rg+ri nt)

I c = k (v g -v th) 2

Gambar 7 menunjukkan bentuk gelombang sirkuit pendek yang diukur pada penguji dinamis. Kami menemukan bahwa setelah I sc naik dengan mantap, itu dibatasi oleh chip itu sendiri. Tegangan gerbang VG tidak terlalu terganggu selama seluruh proses.

Gambar 8 menunjukkan bentuk gelombang sirkuit pendek dari modul 1200V / 50A pada konverter frekuensi.

- -t 1: DV / DT secara terus -menerus mempengaruhi V g; I sc sedang meningkat, kemiringan ditentukan oleh induktor beban parasit L, ISC = k (VG-VTH) 2

- -T2: DV / DT Stop mempengaruhi VG, VG berkurang, dan ISC berkurang dengan VG.

- -T3: VG stabil dan ISC stabil.

- -t4: igbt off, ISC dikurangi, vce = vdc + di / dt * lbus, sehingga tegangan overshoot.