逆變電源中的三種保護電路
說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,這種對應(yīng)于整流的逆向過程，定義為逆變。例如:應(yīng)用晶閘管的電力機車，當(dāng)下坡時使直流電動機作為發(fā)電機制動運行，機車的位能轉(zhuǎn)變成電能，反送到交流電網(wǎng)中去。又如運轉(zhuǎn)著的直流電動機，要使它迅速制動，也可讓電動機作發(fā)電機運行，把電動機的動能轉(zhuǎn)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(shè)備、衛(wèi)星通信設(shè)備、車載、救護車、船舶、太陽能及風(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，接下來小編來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、如果逆變器沒有防反接電路，在輸入電池接反的情況下往往會造成災(zāi)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(dāng)電池接反時，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MOS管的寄生二管，從而保護了兩推挽開關(guān)MOS管。
3、這種防反接保護電路結(jié)構(gòu)簡單，不會影響效率，但保護后會燒毀保險絲F，需要重新?lián)Q才能恢復(fù)正常工作。
二、電池欠壓保護
1、為了防止電池過度放電而損壞電池，我們需要讓電池在電壓放電到電壓的時候逆變器停止工作，需要指出的一點是，電池欠壓保護太靈敏的話會在啟動沖擊負(fù)載時保護。這樣逆變器就難以起動這類負(fù)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、可以看出這個電路由于加入了D1、C1能夠使電池取樣電壓建立，延時保護。
（1）大家知道，逆變器的過流短路保護電路在逆變器的中是的，如果沒有過流短路保護逆變器很可能會因為過流短路而燒毀。
?。?）下面先來分析一下負(fù)載的特，現(xiàn)實生活中的負(fù)載大多數(shù)是沖擊負(fù)載，例如熾燈泡，在冷態(tài)時的電阻要比點亮?xí)r低很多，像電腦，電視機等整流負(fù)載，由于輸入的交流電經(jīng)過整流后要用一個比較大的電容濾波，因而沖擊電流比較大。還有冰箱等電機感負(fù)載，電機從靜止到正常轉(zhuǎn)動也需要用電力產(chǎn)生比較大的轉(zhuǎn)矩因而起動電流也比較大。
?。?）如果我們的逆變器只能設(shè)定一個能長期工作的額定輸出功率的話，在起動功率大于這個額定輸出功率的負(fù)載就不能起動了，這就需要按照起動功率來配備逆變器了，這顯然是一種浪費。
（4）實際中，我們在設(shè)計過流短路保護電路時我們會設(shè)計兩個保護點，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。時間上額定功率是長時間工作不會保護的，峰值功率一般只維持到幾秒就保護了。下面以過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的兩個比較器單元我們分別用來做過流和短路。
（6）先看由IC3D及其外圍元件組成的過流保護電路，IC3D的8腳設(shè)定一個基準(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R24、C17延時后過8腳電壓14腳輸出電平通過D7到IC3B的5腳。4腳兼做電池欠壓保護，正常時5腳電壓低于4腳，過流后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，原理和過流保護差不多，只是延時的時間比較短，C19的容量，加上LM339的速度很快，可以實現(xiàn)短路保護在幾個微秒內(nèi)關(guān)斷，地保護了壓MOS管的。說的一點是短路保護點要根據(jù)MOS管的ID，區(qū)域和回路雜散電阻等參數(shù)設(shè)計。一般來說電流在ID以內(nèi)，動作時間在30微秒以內(nèi)是比較的。
三、IGBT的驅(qū)動和短路保護
1、IGBT作為一種的功率器件，具有電壓和電流容量等優(yōu)點，開關(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，一是集電電流有一個較長時間的拖尾——關(guān)斷時間比較長，所以關(guān)斷時一般需要加入負(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MOS管一樣在很大的短路電流的時候關(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，一是集電電流有一個較長時間的拖尾——關(guān)斷時間比較長，所以關(guān)斷時一般需要加入負(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MOS管一樣在很大的短路電流的時候關(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的短路保護一般是CE的飽和壓降實現(xiàn)，當(dāng)集電電流很大或短路時，IGBT退出飽和區(qū)，進入放大區(qū)。上面說過這時我們不能直接關(guān)斷IGBT，我們可以降低柵電壓來減小集電的電流以延長保護時間的耐量和減小集電的DI/DT。
5、如果不采取降低柵電壓來減小集電的電流這個措施的話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，降柵壓的時間不能過快，一般要在2μS左右，也就是說為了使集電電流從很大的短路電流降到過載保護的1.2-1.5倍一般要在2μS左右，不能過快，在過載保護的延時之內(nèi)如果短路消失的話是可以自動恢復(fù)的，如果依然維持在過過載保護電流的話由過載保護電路關(guān)斷IGBT。
