开关电源保护电路

开关电源保护电路内容摘要：

BT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效应晶体管 输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件。 IGBT 能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几 μs 至几十 μs。 短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率 di/dt过大，由于漏感及引线电感的存在，导致 IGBT 集电极过电压，该过电压可在器件内部产生擎住效应使 IGBT 锁定失效，同时高的过电压会使 IGBT 击穿。 因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。 为了实现 IGBT的短路保护，则 必须进行过流检测。 适用 IGBT 过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测 IGBT 的电流 Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时 IGBT 的电压降 Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时 Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的 Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时，为了避免关断电流的 di/dt过大形成过电压，导致 IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在检测到过流信号后首先是进入降栅保护程序，以降低故障电流的幅值，延长 IGBT 的短路承受时间。 在降栅动作后，设定一个固定延迟时间用以判断故障电流的真实性，如在延迟时间内故障消失则栅压自动恢复，如故障仍然存在则进行软关断程序，使栅压降至 0V以下，关断 IGBT的驱动信号。 由于在降栅压程序阶段集电极电流已减小，故软关断时不会出现过大的短路电流下降率和过高的过电压。 采用软降栅压及软关断栅极驱动保护，使故障电流的幅值和下降率都能受到限制，过电压降低， IGBT 的电流、电压运行轨迹能保证在安全区内。 在设计降栅压 保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如 ），降栅压速度不要太快，一般可采用 2μs 下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如 5V 以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成 IGBT 损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如 1Hz 左右），形成间歇 “ 打嗝 ” 的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。 下面介绍几种 IGBT 短路保护的实用电路及工作原理。 图 7。