В HTML      В PDF
микроэлектроника, микросхема, микроконтроллер, память, msp430, MSP430, Atmel, Maxim, LCD, hd44780, t6963, sed1335, SED1335, mega128, avr, mega128  
  Главная страница > Обзоры по типам > Транзисторы > Принципы работы мощных MOSFET и IGBT транзисторов

реклама

 
радиационно стойкие ПЗУ Миландр

Продажа силового и бронированного кабеля и провода в Москве

текст еще



Обнаружение и снижение токов перегрузки

Обнаружение токов перегрузки

На рис.3.57 показана цепь источника напряжения инвертора. Здесь точки измерения обозначены в тех местах, где обнаружены перегрузки по току.


Рис. 3.57

Токи перегрузок можно разделить на:

Перегрузка по току: обнаруживается в точках 1-7
Замыкание плеча: обнаруживается в точках 1-4 и 6-7
Замыкание в нагрузке: обнаруживается в точках 1-7
Замыкание земли: обнаруживается в точках 1, 3, 5, 6 или вычислением разности между точками 1 и 2

Принципиально, контролируемые токи коротких замыканий требуют быстрой реакции на управление выходным состоянием драйвера, поскольку транзистор закроется в течение 10 мкс после замыкания. Для этого токи перегрузки можно контролировать в точках 3, 4, 6 и 7 (с ОСР-драйверами также в точке 5, см.п. 3.5.8).

Измерения в точках 1-5 можно выполнять при помощи шунтов (напр. интегрированных в MiniSKiiP) или индуктивных измерительных трансформаторов тока (напр. в OCP-SKiiP и MiniSKiiP).

Измерительные шунты:

  • простой способ измерения,
  • требует силовой шунт с малым сопротивлением (10.100 мОм) и малой индуктивностью,
  • измерительный сигнал высоко чувствительный к помехам,
  • измеряемые значения без изоляции потенциалов.

Измерительные трансформаторы тока

  • более сложная конструкция по сравнению с измерительным шунтом,
  • восприимчивость к помехам измерительного сигнала меньше, чем с измерительным шунтом,
  • имеются измеряемые значения с изоляцией потенциалов.

В контролируемых точках 6 и 7 токи перегрузки обнаруживаются прямо на выводах IGBT/MOSFET. Здесь методами защиты являются контроль vCEsat или vDS(on) (непрямой метод измерения) и измерение тока, если используется sense-IGBT (прямой метод измерения). На рис.3.58 показаны принципиальные схемы.

Обнаружение токов перегрузки
Рис. 3.58. Обнаружение токов перегрузки
а) измерение тока
b) контроль vCEsat

В sense-IGBT sense-эмиттер состоит из нескольких ячеек, через которые протекает два параллельных тока плеча. Информация поступает при протекании коллекторного тока через измерительный резистор. При RSence= 0 коэффициент разделения тока между двумя эмиттерами идеальный, соответствующий соотношению числа чувствительных ячеек к общему числу ячеек. Если RSence возрастает, проходящий через измерительную цепь ток будет уменьшаться при помощи обратной связи измерительного сигнала. Поэтому сопротивление RSence должно быть в пределах 1-5 Ом для получения предельно точного измерения тока коллектора.

Если пороговое значение тока выключения только немного больше номинального тока транзистора, контроль тока не должен влиять на включение IGBT, из-за значительного импульса тока обратного восстановления диода (при жесткой коммутации). Для очень высоких sense-сопротивлений (RSence --> ) измеряемое напряжение соответствует напряжению насыщения коллектор-эмиттер, и измерение тока работает как контроль vCEsat.

Контроль vCEsat:

Контроль vCEsat использует соотношение между током коллектора и прямым напряжением, которое приводиться в справочных данных транзистора (выходная характеристика).

Напряжение коллектор-эмиттер контролируется при помощи быстрых высоковольтных диодов и сравнивается с номинальным значением. Быстрый процесс обеднения транзистора благоприятствует ускорению обнаружения короткого замыкания. Если транзистор не обедняется по причине повреждения (напр. если есть перегрузка по току и немного возросший ток повреждения земли), применение контроля vCEsat для обнаружения сбоев будет ограничиваться.

Для гарантированного мягкого включения IGBT при нормальной работе, контроль vCEsat должен задерживаться до того времени, как напряжение коллектор-эмиттер упадет ниже номинального значения (см.п. 3.5.4). Поскольку в течение этого периода нет защиты от короткого замыкания, время задержки не должно превышать 10 мкс.

Температурная зависимость выходной характеристики, а также параметра распределения негативно влияет на vCEsat контроль. Однако существенное преимущество по сравнению с измерением тока sense-IGBT в том, что эта концепция защиты применима к любому стандартному IGBT/MOSFET.

Уменьшение токов перегрузки

Улучшенную защиту транзисторного ключа можно получить при уменьшении или ограничении высоких токов перегрузки, особенно по отношению к коротким замыканиям и низкоимпедансным токам перегрузки в цепях общего провода.

Как изложено в п. 3.6.2, короткое замыкание типа II вызовет динамическую перегрузку по току из-за возрастания напряжения затвор-эмиттер по причине высокого dvCE/dt. Амплитуду тока короткого замыкания можно снизить ограничением напряжения затвор-эмиттер. Варианты схем даны в п. 3.6.3.2.

Кроме ограничения динамических токов короткого замыкания, стационарные токи коротких замыканий также можно снизить ограничением напряжения затвор-эмиттер (см.рис.3.56b в п. 3.6.2). Это уменьшит потери мощности транзистора на время короткого замыкания. В то же время уменьшится перенапряжение с выключением меньшего тока короткого замыкания. Принцип показан на рис.3.59.

Снижение токов короткого замыкания путем ограничения напряжения затвор-эмиттер
Рис. 3.59. Снижение токов короткого замыкания путем ограничения напряжения затвор-эмиттер

Эта схема защиты ограничивает стационарные токи короткого замыкания до значения примерно трех номинальных токов в модулях, описанных в [281].



<-- Предыдущая страница Оглавление Следующая страница -->





 
Впервые? | Реклама на сайте | О проекте | Карта портала
тел. редакции: +7 (495) 514 4110. e-mail:info@eust.ru
©1998-2016 ООО Рынок Микроэлектроники