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掌握光電耦合器在變頻器里的作用

發(fā)布人:遼寧國辰      發(fā)布時(shí)間:2022-11-18      點(diǎn)擊次數:2
變頻器的HCPL-316J特性

HCPL-316J是由Agilent公司生產(chǎn)的一種IGBT門(mén)極驅動(dòng)光耦合器,其內部集成集電極發(fā)射極電壓欠飽和檢測電路及故障狀態(tài)反饋電路,為驅動(dòng)電路的可靠工作提供了保障。其特性為:兼容CMOS/TYL電平;光隔離,故障狀態(tài)反饋;開(kāi)關(guān)時(shí)間最大500ns;“軟”IGBT關(guān)斷;欠飽和檢測及欠壓鎖定保護;過(guò)流保護功能;寬工作電壓范圍(15~30V);用戶(hù)可配置自動(dòng)復位、自動(dòng)關(guān)閉。DSP與該耦合器結合實(shí)現IGBT的驅動(dòng),使得IGBT VCE欠飽和檢測結構緊湊,低成本且易于實(shí)現,同時(shí)滿(mǎn)足了寬范圍的安全與調節需要。

HCPL-316J保護功能的實(shí)現

HCPL-316J內置豐富的IGBT檢測及保護功能,使驅動(dòng)電路設計起來(lái)更加方便,安全可靠。其中下面詳述欠壓鎖定保護(UVLO)和過(guò)流保護兩種保護功能的工作原理:

(1)IGBT欠壓鎖定保護(UVLO)功能

在剛剛上電的過(guò)程中,芯片供電電壓由0V逐漸上升到最大值。如果此時(shí)芯片有輸出會(huì )造成IGBT門(mén)極電壓過(guò)低,那么它會(huì )工作在線(xiàn)性放大區。HCPL316J芯片的欠壓鎖定保護的功能(UVLO)可以解決此問(wèn)題。當VCC與VE之間的電壓值小于12V時(shí),輸出低電平,以防止IGBT工作在線(xiàn)性工作區造成發(fā)熱過(guò)多進(jìn)而燒毀。示意圖詳見(jiàn)圖1中含UVLO部分。

(2)IGBT過(guò)流保護功能

HCPL-316J具有對IGBT的過(guò)流保護功能,它通過(guò)檢測IGBT的導通壓降來(lái)實(shí)施保護動(dòng)作。同樣從圖上可以看出,在其內部有固定的7V電平,在檢測電路工作時(shí),它將檢測到的IGBT C~E極兩端的壓降與內置的7V電平比較,當超過(guò)7V時(shí),HCPL-316J芯片輸出低電平關(guān)斷IGBT,同時(shí),一個(gè)錯誤檢測信號通過(guò)片內光耦反饋給輸入側,以便于采取相應的解決措施。在IGBT關(guān)斷時(shí),其C~E極兩端的電壓必定是超過(guò)7V的,但此時(shí),過(guò)流檢測電路失效,HCPL-316J芯片不會(huì )報故障信號。實(shí)際上,由于二極管的管壓降,在IGBT的C~E極間電壓不到7V時(shí)芯片就采取保護動(dòng)作。

整個(gè)電路板的作用相當于一個(gè)光耦隔離放大電路。它的核心部分是芯片HCPL-316J,其中由控制器(DSP-TMS320F2812)產(chǎn)生XPWM1及XCLEAR*信號輸出給HCPL-316J,同時(shí)HCPL-316J產(chǎn)生的IGBT故障信號FAULT*給控制器。同時(shí)在芯片的輸出端接了由NPN和PNP組成的推挽式輸出電路,目的是為了提高輸出電流能力,匹配IGBT驅動(dòng)要求。

當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為高電平時(shí),推挽電路上管(T1)導通,下管(T2)截止,三端穩壓塊LM7915輸出端加在IGBT門(mén)極(VG1)上,IGBT VCE為15V,IGBT導通。當HCPL-316J輸出端VOUT輸出為低電平時(shí),上管(T1)截止,下管(T1)導通,VCE為-9V,IGBT關(guān)斷。以上就是IGBT的開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程。
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