IGBT 과전류 보호
특성 손상이나 안전 고려 사항에 관계없이 과전류 조건에 대한 IGBT 보호는 시스템 신뢰성의 핵심입니다. IGBT는 오류 방지 구성 요소가 아닙니다. 오류가 발생하면 DC 버스 커패시터가 폭발하여 전체 드라이버가 오작동 할 수 있습니다. 과전류 보호는 일반적으로 전류 측정 또는 불포화 검출을 통해 이루어집니다. 그림 2는 이러한 팁을 보여줍니다.
전류 측정의 경우, 인버터 암 및 위상 출력 모두 슛 쓰루 오류 및 모터 권선 오류를 처리하기위한 션트 저항과 같은 측정 장치가 필요합니다. 컨트롤러 및 / 또는 게이트 드라이버에서 트립 회로를 신속하게 실행하면 단락 회로 내구성을 방지하기 위해 IGBT를 반드시 꺼야합니다. 이 방법의 가장 큰 장점은 각 인버터 암에 2 개의 측정 장치가 필요하며 모든 관련 신호 컨디셔닝 및 절연 회로가 장착되어 있다는 것입니다. 이는 포지티브 DC 버스 라인과 네거티브 DC 버스 라인에 션트 저항을 단순히 추가함으로써 완화 될 수 있습니다. 그러나 대부분의 경우 드라이버 아키텍처에 암 분로 저항 또는 위상 제어 저항이있어 전류 제어 루프를 제공하고 모터 과전류 보호 기능을 제공한다. IGBT 과전류 보호에도 사용할 수 있습니다. 단락 저항 시간이 요구되는 동안 신호 컨디셔닝 응답 시간이 IGBT를 보호하기에 충분히 빠르면됩니다.
불포화 검출은 IGBT 자체를 전류 측정 요소로 사용합니다. 회로도의 다이오드는 IGBT 컬렉터 이미 터 전압이 턴 온 동안 감지 회로에 의해서만 모니터링되도록합니다. 정상 동작 중에 컬렉터 - 이미 터 전압은 매우 낮다 (일반적으로 1V ~ 4V). 그러나 단락 이벤트가 발생하면 IGBT 콜렉터 전류가 IGBT를 포화 영역에서 선형 작동 영역으로 구동하는 레벨까지 상승합니다. 이로 인해 컬렉터 이미 터 전압이 급격히 상승합니다. 위의 정상 전압 레벨은 단락 회로의 존재를 나타내는 데 사용될 수 있지만, 불포화 트립 임계 전압 레벨은 일반적으로 7V ~ 9V 영역입니다. 중요하게도, 불포화는 게이트 - 이미 터 전압이 너무 낮고 IGBT가 포화 영역으로 완전히 구동되지 않는다는 것을 의미 할 수도 있습니다. 잘못된 트리거링을 방지하기 위해 불포화 검출 배치를 수행 할 때는주의를 기울여야합니다. 이는 특히 IGBT가 완전히 포화 상태가되지 않은 상태에서 IGBT off 상태에서 IGBT on 상태로 전환하는 동안 발생할 수 있습니다. 블랭킹 시간은 일반적으로 오작동을 방지하기 위해 켜기 신호와 불포화 검출 활성 시간 사이에 있습니다. 커패시터 또는 RC 필터를 충전하는 전류 소스는 일반적으로 잡음 제거로 인한 필터 스퍼를 필터링하기 위해 검출 메커니즘에 짧은 시간 상수를 생성하기 위해 추가된다. 이러한 필터 부품을 선택할 때, 잡음 내성과 IGBT 단락 회로 사이에 절충이 필요합니다.
일반적으로 바이폴라 전원 또는 추가적인 Miller 클램프를 사용하여 인버터 IGBT의 유도 전도 문제를 해결하는 두 가지 방법이 있습니다. 게이트 드라이버의 절연 된 측면에서 바이폴라 서플라이를 수용하는 기능은 유도 전압 과도 특성을위한 추가 마진을 제공한다. 예를 들어, -7.5V 음의 레일은 스퓨리어스 전도를 감지하기 위해 8.5V 이상의 유도 전압 과도 상태가 필요함을 나타냅니다. 이것은 표유 전도를 방지하기에 충분합니다. 또 다른 방법은 턴 - 오프 전이가 완료된 후에 일정 시간 동안 게이트 드라이버 회로의 턴 - 오프 임피던스를 감소시키는 것이다. 이를 밀러 클램프 회로라고합니다. 용량 성 전류는 이제 낮은 임피던스 회로를 통해 흐르고, 이는 차례로 전압 과도 현상의 크기를 줄입니다. 턴 온 및 턴 오프를위한 비대칭 게이트 저항의 사용은 스위칭 속도 제어에 추가적인 유연성을 제공한다. 이러한 모든 게이트 드라이버 기능은 전체 시스템의 신뢰성과 효율성에 긍정적 인 영향을 미칩니다.
