逆變電源中的三種保護電路
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變成交流電的電源。利用晶閘管電路把直流電轉變成交流電,這種對應于整流的逆向過(guò)程，定義為逆變。例如:應用晶閘管的電力機車(chē)，當下坡時(shí)使直流電動(dòng)機作為發(fā)電機制動(dòng)運行，機車(chē)的位能轉變成電能，反送到交流電網(wǎng)中去。又如運轉著(zhù)的直流電動(dòng)機，要使它迅速制動(dòng)，也可讓電動(dòng)機作發(fā)電機運行，把電動(dòng)機的動(dòng)能轉變?yōu)殡娔?，反送到電網(wǎng)中去。逆變電源運用于電力、通訊、工業(yè)設備、衛星通信設備、車(chē)載、救護車(chē)、船舶、太陽(yáng)能及風(fēng)能發(fā)電領(lǐng)域。對于逆變電源中的三種保護電路的知識，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電路！
一、防反接保護電路
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 )造成災難的后果，輕則燒毀保險絲，重則燒毀大部分電路。在逆變器中防反接保護電路主要有三種：反并肖特基二管組成的防反接保護電路，如圖1所示。
2、由圖1可以看出，當電池接反時(shí)，肖特基二管D導通，F被燒毀。如果后面是推挽結構的主變換電路，兩推挽開(kāi)關(guān)MOS管的寄生二管的也相當于和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，從而保護了兩推挽開(kāi)關(guān)MOS管。
3、這種防反接保護電路結構簡(jiǎn)單，不會(huì )影響效率，但保護后會(huì )燒毀保險絲F，需要重新?lián)Q才能恢復正常工作。
二、電池欠壓保護
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，電池欠壓保護太靈敏的話(huà)會(huì )在啟動(dòng)沖擊負載時(shí)保護。這樣逆變器就難以起動(dòng)這類(lèi)負載了，尤其在電池電量不是很充足的情況下。請看下面的電池欠壓保護電路。
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。
?。?）大家知道，逆變器的過(guò)流短路保護電路在逆變器的中是的，如果沒(méi)有過(guò)流短路保護逆變器很可能會(huì )因為過(guò)流短路而燒毀。
?。?）下面先來(lái)分析一下負載的特，現實(shí)生活中的負載大多數是沖擊負載，例如熾燈泡，在冷態(tài)時(shí)的電阻要比點(diǎn)亮時(shí)低很多，像電腦，電視機等整流負載，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。還有冰箱等電機感負載，電機從靜止到正常轉動(dòng)也需要用電力產(chǎn)生比較大的轉矩因而起動(dòng)電流也比較大。
?。?）如果我們的逆變器只能設定一個(gè)能長(cháng)期工作的額定輸出功率的話(huà)，在起動(dòng)功率大于這個(gè)額定輸出功率的負載就不能起動(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。
?。?）實(shí)際中，我們在設計過(guò)流短路保護電路時(shí)我們會(huì )設計兩個(gè)保護點(diǎn)，額定功率和峰值功率。一般峰值功率設定為額定功率2-3倍。時(shí)間上額定功率是長(cháng)時(shí)間工作不會(huì )保護的，峰值功率一般只維持到幾秒就保護了。下面以過(guò)流短路保護電路為例講解下：
?。?）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。
?。?）先看由IC3D及其外圍元件組成的過(guò)流保護電路，IC3D的8腳設定一個(gè)基準電壓，由R33、VR4、R56、R54分壓決定其值U8=5*(R33+VR4)/(R33+VR4+R56+R54)。
當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，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組成的短路保護電路，原理和過(guò)流保護差不多，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)現短路保護在幾個(gè)微秒內關(guān)斷，地保護了壓MOS管的。說(shuō)的一點(diǎn)是短路保護點(diǎn)要根據MOS管的ID，區域和回路雜散電阻等參數設計。一般來(lái)說(shuō)電流在ID以?xún)?，?dòng)作時(shí)間在30微秒以?xún)仁潜容^的。
三、IGBT的驅動(dòng)和短路保護
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)速度遠于雙型晶體管而略低于MOS管，因而地應用在電源領(lǐng)域里，在中大功率逆變器中也得到應用。
2、IGBT的缺點(diǎn)，一是集電電流有一個(gè)較長(cháng)時(shí)間的拖尾——關(guān)斷時(shí)間比較長(cháng)，所以關(guān)斷時(shí)一般需要加入負的電壓加速關(guān)斷;二是抗DI/DT的能力比較差，如果像保護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(cháng)時(shí)間的拖尾——關(guān)斷時(shí)間比較長(cháng)，所以關(guān)斷時(shí)一般需要加入負的電壓加速關(guān)斷;二是抗DI/DT的能力比較差，如果像保護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出很的電壓而損壞。
4、IGBT的短路保護一般是CE的飽和壓降實(shí)現，當集電電流很大或短路時(shí)，IGBT退出飽和區，進(jìn)入放大區。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(cháng)保護時(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(huà)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)載保護的1.2-1.5倍一般要在2μS左右，不能過(guò)快，在過(guò)載保護的延時(shí)之內如果短路消失的話(huà)是可以自動(dòng)恢復的，如果依然維持在過(guò)過(guò)載保護電流的話(huà)由過(guò)載保護電路關(guān)斷IGBT。
