保護(hù)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器與可再生能源系統(tǒng)中的IGBT的解析

　電源轉(zhuǎn)換電路經(jīng)常被應(yīng)用在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器或可再生能源的功率轉(zhuǎn)換上，設(shè)計(jì)中包括可以將直流電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓的電源轉(zhuǎn)換器，以便用來(lái)推動(dòng)馬達(dá)或連接到可再生能源系統(tǒng)的電網(wǎng)（圖1）。
　　
　　圖1，交流-直流-交流轉(zhuǎn)換器功能框圖。
　　電源轉(zhuǎn)換器的核心是以高頻率運(yùn)作，能夠承受高直流電壓、價(jià)格昂貴的功率組件，例如IGBT，這些功率組件提供的效率與可靠度是系統(tǒng)發(fā)揮最大化效能的關(guān)鍵。
　　光耦合器通常被應(yīng)用在這類系統(tǒng)中來(lái)提供控制電路與高直流電壓間的安全電氣隔離，這些組件通常也擁有高共模噪聲抑制（CMR， Common Mode Rejection）能力，以避免IGBT在高噪聲環(huán)境下被錯(cuò)誤驅(qū)動(dòng)。
　　由于能夠提供高輸出電流進(jìn)行精密切換動(dòng)作并達(dá)成高功率轉(zhuǎn)換效率，柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器被廣泛應(yīng)用在IGBT的驅(qū)動(dòng)上。高效能柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器，如安華高公司（Avago Technologies）的ACPL-332J由于整合了包括VCE去飽合偵測(cè)、UVLO電壓過(guò)低鎖定、和緩關(guān)斷、隔離開集極錯(cuò)誤回授以及主動(dòng)式米勒箝位等功能，因此提供了一個(gè)保護(hù)IGBT的精簡(jiǎn)且低成本解決方案。
　　隔離放大器搭配上分流電阻提供了甚至在高切換噪聲情況下精確的電流測(cè)量，除了電流感測(cè)外，這些組件內(nèi)建的短路與過(guò)載偵測(cè)功能可以帶來(lái)一個(gè)響應(yīng)快速、高成本效益并且容易實(shí)現(xiàn)的錯(cuò)誤偵測(cè)解決方案。
　　
　　表1列出了可能造成IGBT或電源轉(zhuǎn)換器損壞的各種情況。
　　表1，各種需要錯(cuò)誤保護(hù)的情況。
　　UVLO電壓過(guò)低鎖定
　　ACPL-332J柵極驅(qū)動(dòng)光耦合器具有電壓過(guò)低鎖定（UVLO， Under Voltage Lock-Out）功能，通過(guò)強(qiáng)制組件在啟動(dòng)時(shí)為低電壓輸出以避免不足的柵極電壓，IGBT通常需要大約15V的柵極電壓以達(dá)到規(guī)格要求的VCE（SAT）飽和電壓，如果電壓低于12V，IGBT可能會(huì)在線性區(qū)運(yùn)作（圖2），使得VCE（SAT）飽和電壓會(huì)在較大電流時(shí)大幅提高，造成溫度過(guò)高問(wèn)題，在這種情況下，光耦合器的UVLO電壓過(guò)低鎖定功能就可以避免輸出在柵極驅(qū)動(dòng)器電源電壓不足時(shí)導(dǎo)通IGBT。