HL601A雙電平保護器厚膜集成電路及應用

1引言

電力電子運行裝置是電力電子技術的核心，一個裝置投入運行后的穩定性和可靠性，與其保護性能是否完善和反應靈敏密切相關。通常電力電子裝置設置的保護有：過壓、過流、直通、短路、缺相等許多種，保護電路借助于傳感器檢測裝置的運行參量，與設計設定的門檻值進行比較，當超過該門檻值時便進行相應的保護，常用的方法是借助于比較器和設定門檻的電位器。對大批量生產的電力電子裝置，這種調試方法工作量大，且因電位器滑頭的接觸是否可靠，參數分散性等因素都會給設備的可靠性帶來影響。陜西高科電力電子有限責任公司生產的雙電平保護器厚膜集成電路HL601A，可以彌補上述不足，它采用集成電路封裝，翻轉門檻固定，給電力電子成套裝置的調試和維護帶來很大的方便。

2HL601A簡介

HL601A能實現過電流、過電壓、過熱等信號的雙電平保護，它開創了多電平保護器的先例，具有動作門限準確、動作迅速及可靠性高的特點。它具有兩級翻轉電平，當達到第一級翻轉電平時(額定值的120％)給出報警信號，在過載信號消失后能自動復位。此電平能提醒值班人員注意，使值班人員及控制計算機采取降低給定值的措施。當達到第二級翻轉電平時(160％)，電路自動翻轉并保持和記憶翻轉狀態，使被保護器件自動封鎖。此保護電路適用于以晶閘管、GTR、IGBT、功率MOSFET、GTO等為主功率器件的電力電子裝置中做保護用。

21引腳排列、各引腳名稱、功能及用法

HL601A為單列直插式15引腳封裝的厚膜集成電路，引腳排列如圖1所示，各引腳的名稱、功能及用法如表1所列。外形尺寸為長×寬×厚=40mm×28mm×6mm。

22內部結構及工作原理簡述

HL601A的內部結構及工作原理如圖2所示。由圖可知，它的內部由絕對值電路、雙電平比較器、保護電路三部分組成。其工作原理為：來自用戶電路的被保護信號取樣值（可以是任意極性）通過絕對值電路轉化為正信號，當其大于第一級保護門檻時，第一級保護動作，輸出端(引腳10)由高電平(大于9V)轉換為低電平(小于1V)，經過外電路提醒值班人員或主控計算機采取控制措施，通常采用降低被保護信號給定值的措施。如采取措施后被控制量值降低并低于第一級動作門檻則系統恢復正常；如被控制量的檢測值繼續增加，達到第二級保護門檻時，則第二級比較器動作，經保持電路記憶動作狀態，以便操作人員檢查故障原因，并及時采取處理措施。

圖1HL601A的外形和引腳排列圖

表1HL601A的引腳說明

圖2HL601A的內部結構及工作原理圖

圖3HL601A保護后的輸出波形

(a)輸入波形(b)第一級翻轉電平波形(c)第二級翻轉電平波形

圖4HL601A的典型應用接線圖

23主要電參數和限制

（1）電源電壓：±15V±10％；

（2）電源電流：≤10mA；

（3）保護動作門檻電壓：第一級（6±0.5）V,第二級（8±0.5）V；

（4）保護輸出電壓：第一級高電平>9V，低電平

1V；第二級高電平>12V，低電平1V；

（5）第二級保護最小動作延遲時間：1μs；

（6）第二級保護延遲時間可按下式計算：

td=3.6×10－3C＋0.6(μs)；

（7）最大負載能力：高電平拉電流≤10mA，低電

平灌電流≤10mA。

3應用技術

HL601A的優良性能，決定了其可以方便地用于各種電力電子裝置中作為保護元件。

31典型應用波形

HL601A的典型工作波形如圖3所示，圖3（a）為輸入波形，圖3（b）為第一級保護輸出端電壓波形，圖3（c）為第二級輸出端電壓波形。

32典型應用接線

圖4給出了HL601A的典型應用接線圖。圖5給出了HL601A用于三相變頻調速系統作過壓保護的原理圖，為了保證隔離，應用霍爾電壓傳感器（HLV）檢測直流電壓，作為HL601A的保護輸入，HL601A的第一級保護輸出作封鎖脈沖之用，第二級保護輸出用來分斷主電路進行集中式保護。

圖5HL601A用于三相SPWMIGBT變頻調速系統的原理圖

4結語

HL601A可用于電力電子裝置中的過流、過壓、直通、短路、過熱等故障的兩級保護的需要。由于它為集成電路封裝，環境適應性強，外圍元件很少，使用方便，可靠性高，抗干擾能力強，其應用前景將是十分廣闊的。