電路中對功率模塊保護措施有哪些

現今功率模塊如絕緣柵晶體管(IGBT)、智能模塊(IPM)、電力MOS場效應晶體管(MOSFET)、電力晶體管(GTR)等,已廣泛應用在自動化控制系統中,由於這些器件對過電壓、過電流、超溫承受能力較差,因此必須採取相應措施,常在系統中增加了一些不可缺少的過壓、過流、過載、超溫等保護電路,以保護系統中的功率模塊不被擊穿且可靠地運行。

電路中對功率模塊保護措施有哪些

某變頻器整流濾波及過電壓檢測電路

常用的保護措施一般有單個元器件或多個元器件組成的保護電路。如阻容吸收器、齊納二極管、壓敏電阻、自複式熔斷器、集成芯片(如具有門極驅動與保護的HCPL-316J)、過流繼電器等。同時為抑制加在功率模塊上的電壓、電流的快速上升,常在功率模塊電路中串接電感和阻容吸收器配合的電路。以及功率模塊自身製造時加設的緩衝保護電路。

電路中對功率模塊保護措施有哪些

某變頻器電路模塊輸出電流檢測剎車電路

一, 阻容吸收器

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阻容吸收器是利用電容C兩端電壓不能突變的性質與限流作用的電阻R相串聯組合的電子器件(其中電容耐壓較高,電阻採用氧化鋅製成)。由於過電壓、過電流大都以脈衝形式出現,所以阻容吸收器能在較短時間內有效抑制和吸收過電壓、過電流,保證了功率模塊不受到衝擊。阻容吸收器一般並接在功率模塊的輸出部分,如IGBT的C、E兩端。

二,壓敏電阻

電路中對功率模塊保護措施有哪些

壓敏電阻是有非線性半導體材料製成,主要有碳化硅、氧化鋅壓敏電阻兩種,由於壓敏電阻具有在外加兩端電壓增加到某臨界點時,其電阻迅速下降的特性,以及漏電流小、響應快、體積小、重量輕,使用壽命長且各種時穩定可靠等特點。常被保護重要的電子元器件,抑制過電壓和浪湧吸收。如MYS系列。

三,齊納二極管

電路中對功率模塊保護措施有哪些

齊納二極管(穩壓二極管)又稱背靠背二極管,當外部電壓低於它的擊穿電壓臨界點時,具有很高反向電阻,而當過電壓高於其臨界點, 齊納二極管擊穿。擊穿時反向電阻降低到一個很小的阻值,在這個擊穿低阻區域中,電流增加時電壓則保持了恆定。也就是說在擊穿低阻區域中,它有著穩壓作用的特點。常被保護重要的電子元器件,抑制過電壓和浪湧吸收,

四,自複式熔斷器

電路中對功率模塊保護措施有哪些

自複式熔斷器的熔體是由高科技聚合樹脂及納米導電晶粒經特殊工藝加工製成,其電阻增大具有非線性特徵,正常情況下 ,自複式熔斷器的熔體的電阻通常只佔電路總阻抗很小一部分 ,當電路發生故障,即短路或過電流時產生的高溫,使其熔體氣化,瞬間呈現高阻狀態,從而限制了短路或過載電流,使其在安全的範圍內。當故障消失後,溫度下降,熔體又自動恢復原來的低阻導電狀態 ,因自複式熔斷器特點,常用於功率模塊輸出,以限制了外部引起的短路或過載電流。

五,集成芯片(多功能器件)

集成芯片如HCPL-316J,它是集對功率模塊門極驅動與多種保護一體的集成芯片。當它檢測到外部產生過電壓、過電流時,就會迅速關斷對於的功率模塊。從而起到了對功率模塊保護作用。

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HCPL-316J內部等效電路

六,電流繼電器

電流繼電器有有觸點和無觸點的兩種,在功率模塊主迴路發生過流情況下,功率模塊主迴路的電流檢測元件(如互感器),檢測到的電流超過設置值時,經驅動電路放大後驅動電流繼電器動作,迅速切斷功率模塊門極驅動,使功率模塊迅速關斷,從而起到了對功率模塊保護作用。

當然一些為抑制加在功率模塊上的電壓、電流的快速上升採取串接電感;門極過電壓保護;安全工作區(電壓鉗位、吸收);限流;防鎖定;瞬時過電流關斷及其他保護的措施,這裡就不一一敘述。


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