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使用DESAT防止IGBT集电极电压突增

发布时间:2019-09-14 05:59:44

  使用DESAT防止IGBT集电极电压突增

  ACPL-38JT内部的故障检测程序实时监控着IGBT集电极的饱和电压,在集电极电压超过预定的阀值时,能启动一个本地的故障中止程序。其中的小型门电路放电设备能缓慢地减少IGBT处的短路电流,防止产生有害的电压突增现象。在短路所引起的能量消耗大到足以构成损害之前,IGBT已经被关闭。在IGBT的截止状态,故障检测电路关闭,防止错误的FAULT信号的产生。

  DESAT检测到故障状态时(终端电压高于7伏),IGBT的门电压(VOUT)缓慢下降。接下来,FAULT端向微控制器输出低电位,表明有故障发生。微控制器再采取相应应对措施,防止故障的损害加剧。

  通过直接测量集电极的电压

  ,ACPL-38JT可以限制IGBT短路时的能耗,这一功能在门驱动电压不足时也能发挥作用。DESAT技术另一个更深层的优点是:IGBT的能耗被实时监控,搭配current-sense method(电流传感算法),并依靠预设的电流阀值,可以预测出运行的最高极限。这样一来,对于IGBT的保护就不必依赖于过分敏感、过分保守的单一阀值。

  内部的高速光纤链路将微控制器和IGBT之间的传播延迟控制在最小范围内,同时还允许两套系统在很大的电压差别上各自运作,这种工况在工业电动机和电流转换装置上是十分常见的。光耦合器的输出电路也为IGBT起到本地保护作用,防止电流过载造成的破坏。另有一条光纤链路为微控制器提供完全独立的fault-status(故障状态)反馈信号。嵌入式的看门狗电路,监控功率级的输入电压,防止IGBT由门驱动电压不足造成的损坏。

  向前传导的光学信号(LED1)传递门控制信号(见图三,右边)。光学信号返回线路(LED2)传导故障状态反馈信号。两条光路分别由光耦合器的输入电路和输出电路完全控制,使内部的隔离边界相对于微控制器透明。

  当IGBT检测到故障时,输出检测集成电路立即启动软关断程序,有控制地将IGBT电流减少为零,以避免感应产生电压过载对IGBT可能造成的伤害。与此同时,这条故障状态信号通过LED2传送回缓冲区集成电路。在这里,故障闭锁使门输入信号失效,并在故障端口输出低电平,传送并警告给微控制器。

  IGBT通常需要15伏的门电压以实现VCE(ON)上的额定电压。在门电压小于13伏的时候,VCE会显著上升,尤其是在电流较大的条件下。在门电压很低的时候(低于10伏),IGBT会工作性区域,并很快过热。与此同时,一旦电源电压VCC2出现数值过低的状况,UVLO便开始起到钳位电路的作用,限制输出信号的上下限;一旦VCC2超出VUVLO (正向UVLO阀值),UVLO钳位被解除,允许设备产生与输入信号相对应的输出。

  VCC2从0伏(有时低于VUVLO )开始升高,然后DESAT保护电路被激活。VCC2进一步升高(高于VUVLO ),UVLO钳位被释放。在UVLO钳位被释放之前,DESAT保护功能已经激活。这样一来,UVLO和DESAT故障检测能协同工作,而且不论电源电压VCC2大小如何,都能提供天衣无缝的保护效果。

  (文章来源:汽车)

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