逆變電源中的三種保護(hù)電路
說(shuō)到逆變電源很多人都不陌生，所謂的逆變電源，就是利用晶閘管電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電的電源。利用晶閘管電路把直流電轉(zhuǎn)變成交流電,這種對(duì)應(yīng)于整流的逆向過(guò)程，定義為逆變。例如:應(yīng)用晶閘管的電力機(jī)車(chē)，當(dāng)下坡時(shí)使直流電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)制動(dòng)運(yùn)行，機(jī)車(chē)的位能轉(zhuǎn)變成電能，反送到交流電網(wǎng)中去。又如運(yùn)轉(zhuǎn)著的直流電動(dòng)機(jī)，要使它迅速制動(dòng)，也可讓電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，把電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽此偷诫娋W(wǎng)中去。逆變電源運(yùn)用于電力、通訊、工業(yè)設(shè)備、衛(wèi)星通信設(shè)備、車(chē)載、救護(hù)車(chē)、船舶、太陽(yáng)能及風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域。對(duì)于逆變電源中的三種保護(hù)電路的知識(shí)，很多人都想要了解，接下來(lái)小編來(lái)與大家分享逆變電源中的三種保護(hù)電路！
一、防反接保護(hù)電路
1、如果逆變器沒(méi)有防反接電路，在輸入電池接反的情況下往往會(huì)造成災(zāi)難的后果，輕則燒毀保險(xiǎn)絲，重則燒毀大部分電路。在逆變器中防反接保護(hù)電路主要有三種：反并肖特基二管組成的防反接保護(hù)電路，如圖1所示。
2、由圖1可以看出，當(dāng)電池接反時(shí)，肖特基二管D導(dǎo)通，F(xiàn)被燒毀。如果后面是推挽結(jié)構(gòu)的主變換電路，兩推挽開(kāi)關(guān)MOS管的寄生二管的也相當(dāng)于和D并聯(lián)，但壓降比肖特基大得多，耐瞬間電流的沖擊能力也低于肖特基二管D，這樣就避免了大電流通過(guò)MOS管的寄生二管，從而保護(hù)了兩推挽開(kāi)關(guān)MOS管。
3、這種防反接保護(hù)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不會(huì)影響效率，但保護(hù)后會(huì)燒毀保險(xiǎn)絲F，需要重新?lián)Q才能恢復(fù)正常工作。
二、電池欠壓保護(hù)
1、為了防止電池過(guò)度放電而損壞電池，我們需要讓電池在電壓放電到電壓的時(shí)候逆變器停止工作，需要指出的一點(diǎn)是，電池欠壓保護(hù)太靈敏的話會(huì)在啟動(dòng)沖擊負(fù)載時(shí)保護(hù)。這樣逆變器就難以起動(dòng)這類負(fù)載了，尤其在電池電量不是很充足的情況下。請(qǐng)看下面的電池欠壓保護(hù)電路。
2、可以看出這個(gè)電路由于加入了D1、C1能夠使電池取樣電壓建立，延時(shí)保護(hù)。
?。?）大家知道，逆變器的過(guò)流短路保護(hù)電路在逆變器的中是的，如果沒(méi)有過(guò)流短路保護(hù)逆變器很可能會(huì)因?yàn)檫^(guò)流短路而燒毀。
?。?）下面先來(lái)分析一下負(fù)載的特，現(xiàn)實(shí)生活中的負(fù)載大多數(shù)是沖擊負(fù)載，例如熾燈泡，在冷態(tài)時(shí)的電阻要比點(diǎn)亮?xí)r低很多，像電腦，電視機(jī)等整流負(fù)載，由于輸入的交流電經(jīng)過(guò)整流后要用一個(gè)比較大的電容濾波，因而沖擊電流比較大。還有冰箱等電機(jī)感負(fù)載，電機(jī)從靜止到正常轉(zhuǎn)動(dòng)也需要用電力產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩因而起動(dòng)電流也比較大。
（3）如果我們的逆變器只能設(shè)定一個(gè)能長(zhǎng)期工作的額定輸出功率的話，在起動(dòng)功率大于這個(gè)額定輸出功率的負(fù)載就不能起動(dòng)了，這就需要按照起動(dòng)功率來(lái)配備逆變器了，這顯然是一種浪費(fèi)。
?。?）實(shí)際中，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)流短路保護(hù)電路時(shí)我們會(huì)設(shè)計(jì)兩個(gè)保護(hù)點(diǎn)，額定功率和峰值功率。一般峰值功率設(shè)定為額定功率2-3倍。時(shí)間上額定功率是長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)保護(hù)的，峰值功率一般只維持到幾秒就保護(hù)了。下面以過(guò)流短路保護(hù)電路為例講解下：
（5）R5為橋壓逆變MOS管源的壓電流取樣電阻，我們可以這么理解，壓電流的大小基本上決定了輸出功率的大小，所以我們用R5壓電流的大小。圖5中LM339的兩個(gè)比較器單元我們分別用來(lái)做過(guò)流和短路。
（6）先看由IC3D及其外圍元件組成的過(guò)流保護(hù)電路，IC3D的8腳設(shè)定一個(gè)基準(zhǔn)電壓，由R33、VR4、R56、R54分壓決定其值U8=5*(R33+VR4)/(R33+VR4+R56+R54)。
當(dāng)R5上的電壓經(jīng)過(guò)R24、C17延時(shí)后過(guò)8腳電壓14腳輸出電平通過(guò)D7到IC3B的5腳。4腳兼做電池欠壓保護(hù)，正常時(shí)5腳電壓低于4腳，過(guò)流后5腳電壓于4腳，2腳輸出電平后的壓MOS關(guān)斷，當(dāng)然也可以前的MOS一起關(guān)斷。D8的作用是過(guò)流短路或電池欠壓后正反饋鎖定2腳為電平。
?。?）再看IC3C組成的短路保護(hù)電路，原理和過(guò)流保護(hù)差不多，只是延時(shí)的時(shí)間比較短，C19的容量，加上LM339的速度很快，可以實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)在幾個(gè)微秒內(nèi)關(guān)斷，地保護(hù)了壓MOS管的。說(shuō)的一點(diǎn)是短路保護(hù)點(diǎn)要根據(jù)MOS管的ID，區(qū)域和回路雜散電阻等參數(shù)設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)電流在ID以內(nèi)，動(dòng)作時(shí)間在30微秒以內(nèi)是比較的。
三、IGBT的驅(qū)動(dòng)和短路保護(hù)
1、IGBT作為一種的功率器件，具有電壓和電流容量等優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)關(guān)速度遠(yuǎn)于雙型晶體管而略低于MOS管，因而地應(yīng)用在電源領(lǐng)域里，在中大功率逆變器中也得到應(yīng)用。
2、IGBT的缺點(diǎn)，一是集電電流有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的拖尾——關(guān)斷時(shí)間比較長(zhǎng)，所以關(guān)斷時(shí)一般需要加入負(fù)的電壓加速關(guān)斷;二是抗DI/DT的能力比較差，如果像保護(hù)MOS管一樣在很大的短路電流的時(shí)候關(guān)斷MOS管可能在集電引起很的DI/DT，使UCE由于引腳和回路雜散電感的影響感應(yīng)出很的電壓而損壞。
3、No.5IGBT的缺點(diǎn)，一是集電電流有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的拖尾——關(guān)斷時(shí)間比較長(zhǎng)，所以關(guān)斷時(shí)一般需要加入負(fù)的電壓加速關(guān)斷;二是抗DI/DT的能力比較差，如果像保護(hù)MOS管一樣在很大的短路電流的時(shí)候關(guān)斷MOS管可能在集電引起很的DI/DT，使UCE由于引腳和回路雜散電感的影響感應(yīng)出很的電壓而損壞。
4、IGBT的短路保護(hù)一般是CE的飽和壓降實(shí)現(xiàn)，當(dāng)集電電流很大或短路時(shí)，IGBT退出飽和區(qū)，進(jìn)入放大區(qū)。上面說(shuō)過(guò)這時(shí)我們不能直接關(guān)斷IGBT，我們可以降低柵電壓來(lái)減小集電的電流以延長(zhǎng)保護(hù)時(shí)間的耐量和減小集電的DI/DT。
5、如果不采取降低柵電壓來(lái)減小集電的電流這個(gè)措施的話2V以下飽和壓降的IGBT的短路耐量只有5μS。3V飽和壓降的IGBT的短路耐量大約10-15μS，4-5V飽和壓降的IGBT的短路耐量大約是30μS。
6、還有一點(diǎn)，降柵壓的時(shí)間不能過(guò)快，一般要在2μS左右，也就是說(shuō)為了使集電電流從很大的短路電流降到過(guò)載保護(hù)的1.2-1.5倍一般要在2μS左右，不能過(guò)快，在過(guò)載保護(hù)的延時(shí)之內(nèi)如果短路消失的話是可以自動(dòng)恢復(fù)的，如果依然維持在過(guò)過(guò)載保護(hù)電流的話由過(guò)載保護(hù)電路關(guān)斷IGBT。
