如何保護電機驅動器和可再生能源系統中的IGBT

　　為了避免不必要的IGBT導通，ACPL-332J柵極驅動光電耦合器中加入了米勒箝位功能，可以在關斷時監測柵極電壓并在低于2V時進行輸出箝位，在較小的驅動要求時，米勒箝位也可以用來取代柵極驅動器的負電壓源以快速進行IGBT的柵極放電和快速關斷。

　　過電流檢測

　　取決于保護需求，過電流情況可由不同檢測點的組合，包括IGBT射極、三個輸出相位以及HV+和HV-直流電壓等進行，這是一個在隔離放大器中內置錯誤檢測電路，如Avago的HCPL-778J和ACPL-785J等產品所采用的方法。

　　為了確保錯誤狀態可以快速通過隔離屏障傳遞，HCPL-778J和ACPL-785J使用了兩個獨特的數字編碼序列，當錯誤情況發生時，光通道上正常的數據傳輸會被中斷，并以錯誤編碼序列比特流取代，錯誤碼在設計上和普通編碼方式有明顯不同，因此可以在錯誤情況發生時由解碼器立即辨別。

　　意外觸發是沒有任何明顯錯誤情況下發生錯誤檢測所造成的錯誤觸發，為了避免這類錯誤觸發的發生，可以加入一個脈沖鑒別電路來有效防止電流(di/dt)和電壓(dv/dt)變動所引起短時脈沖的影響，這個方法的好處是抑制能力不會受到振幅的影響，也就是說，錯誤閥值可以設定在較低的水平而不會提高意外觸發的機會，比較器的輸出在送到編碼器方塊前先連接到消隱時間為2ms的消隱濾波器。　　

圖5：HCPL-778J和ACPL-785J器件內部功能框圖。

　　[圖說]
　　FAULT DETECT = 錯誤檢測
　　MODULATOR = 調制器
　　REFERENCE = 參考
　　ENCODER = 編碼器
　　DECODER = 解碼器
　　RECTIFIER = 整流器

　　過載檢測

　　過載為電機電流超過設備額定電流大小，但卻還不至于造成電機或電源轉換器立即損壞危險的情況。

　　電機的瞬間停機可能會造成系統層級的意外反應程序，因此，電源轉換器通常會在正常規格外加入過載規格，可允許的過載時間依溫度過熱真正造成影響的時間而定，典型的過載規格大約為處于正常負載規格的1.5倍達1分鐘時間長度。HCPL-778J和ACPL-785J隔離放大器還包含有一個額外功能，ABSVAL輸出，可以用來幫助簡化電路要求和這類過載情況的檢測，ABSVAL電路可以對輸出信號進行整型，提供依下列公式，正比于輸入信號絕對值的輸出信號：ABSVAL = |VIN| * VREF,EXT / 252mV。

　　總結

　　IGBT目前被廣泛應用在電機或可再生能源系統中的電源轉換器上，雖然有多種不同技術可以使用于IGBT驅動，但柵極驅動光電耦合器因為提供了電氣隔離和共模噪聲抑制能力，因此成為最佳成本效益的選擇。為了強化這類高電壓且快速開關應用的可靠性和安全性，集成型柵極驅動光電耦合器和隔離放大器可以使IGBT的保護更緊湊、成本更低并且更易于實現。