如何保护电机驱动器和可再生能源系统中的IGBT

　　为了避免不必要的IGBT导通，ACPL-332J栅极驱动光电耦合器中加入了米勒箝位功能，可以在关断时监测栅极电压并在低于2V时进行输出箝位，在较小的驱动要求时，米勒箝位也可以用来取代栅极驱动器的负电压源以快速进行IGBT的栅极放电和快速关断。

　　过电流检测

　　取决于保护需求，过电流情况可由不同检测点的组合，包括IGBT射极、三个输出相位以及HV+和HV-直流电压等进行，这是一个在隔离放大器中内置错误检测电路，如Avago的HCPL-778J和ACPL-785J等产品所采用的方法。

　　为了确保错误状态可以快速通过隔离屏障传递，HCPL-778J和ACPL-785J使用了两个独特的数字编码序列，当错误情况发生时，光通道上正常的数据传输会被中断，并以错误编码序列比特流取代，错误码在设计上和普通编码方式有明显不同，因此可以在错误情况发生时由解码器立即辨别。

　　意外触发是没有任何明显错误情况下发生错误检测所造成的错误触发，为了避免这类错误触发的发生，可以加入一个脉冲鉴别电路来有效防止电流(di/dt)和电压(dv/dt)变动所引起短时脉冲的影响，这个方法的好处是抑制能力不会受到振幅的影响，也就是说，错误阀值可以设定在较低的水平而不会提高意外触发的机会，比较器的输出在送到编码器方块前先连接到消隐时间为2ms的消隐滤波器。　　

图5：HCPL-778J和ACPL-785J器件内部功能框图。

　　[图说]
　　FAULT DETECT = 错误检测
　　MODULATOR = 调制器
　　REFERENCE = 参考
　　ENCODER = 编码器
　　DECODER = 解码器
　　RECTIFIER = 整流器

　　过载检测

　　过载为电机电流超过设备额定电流大小，但却还不至于造成电机或电源转换器立即损坏危险的情况。

　　电机的瞬间停机可能会造成系统层级的意外反应程序，因此，电源转换器通常会在正常规格外加入过载规格，可允许的过载时间依温度过热真正造成影响的时间而定，典型的过载规格大约为处于正常负载规格的1.5倍达1分钟时间长度。HCPL-778J和ACPL-785J隔离放大器还包含有一个额外功能，ABSVAL输出，可以用来帮助简化电路要求和这类过载情况的检测，ABSVAL电路可以对输出信号进行整型，提供依下列公式，正比于输入信号绝对值的输出信号：ABSVAL = |VIN| * VREF,EXT / 252mV。

　　总结

　　IGBT目前被广泛应用在电机或可再生能源系统中的电源转换器上，虽然有多种不同技术可以使用于IGBT驱动，但栅极驱动光电耦合器因为提供了电气隔离和共模噪声抑制能力，因此成为最佳成本效益的选择。为了强化这类高电压且快速开关应用的可靠性和安全性，集成型栅极驱动光电耦合器和隔离放大器可以使IGBT的保护更紧凑、成本更低并且更易于实现。