驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)模塊包含三個(gè)模塊：計(jì)數(shù)，鎖存和控制，如圖2所示。其中，計(jì)數(shù)模塊統(tǒng)計(jì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平的時(shí)標(biāo)頻率信號(hào)個(gè)數(shù)，并輸出鎖存清零信號(hào)，鎖存模塊將數(shù)據(jù)鎖存，控制模塊判斷驅(qū)動(dòng)信號(hào)高電平內(nèi)的時(shí)標(biāo)頻率信號(hào)的個(gè)數(shù)是否超過(guò)預(yù)置門(mén)限值。

　　過(guò)熱檢測(cè)

　　IGBT的損耗功率隨著開(kāi)關(guān)頻率的增高而增大，大功率運(yùn)行時(shí)，損耗功率易急劇增加發(fā)熱，由于IGBT的結(jié)溫不超過(guò)125℃，基于IGBT的功率開(kāi)關(guān)電路不能長(zhǎng)期工作在結(jié)溫點(diǎn)上限，否則，IGBT將過(guò)熱損毀，因此，設(shè)計(jì)出溫度檢測(cè)電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的結(jié)溫檢測(cè)，從而達(dá)到保護(hù)目的。

　　設(shè)計(jì)過(guò)熱保護(hù)電路時(shí)，首先選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟戎?，作為外部控制系統(tǒng)的報(bào)警與保護(hù)動(dòng)作門(mén)限值，電路設(shè)計(jì)可以采用類(lèi)似過(guò)流檢測(cè)電路的模式，適用比較電路實(shí)現(xiàn);再者，選用表面貼裝式溫度測(cè)量模塊安裝在IGBT模塊的散熱器表面，溫度傳感器監(jiān)測(cè)輸出IGBT的工作溫度。

　　這樣，當(dāng)溫度超過(guò)預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度臨界點(diǎn)，保護(hù)電路能夠及時(shí)采樣溫度信號(hào)，并使得過(guò)熱保護(hù)電路響應(yīng)輸出。

　　另外，對(duì)于采用水循環(huán)散熱的IGBT功率放大電路，設(shè)置冷卻水流量監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)檢測(cè)功放單元工作時(shí)冷卻水的流量，監(jiān)測(cè)流量是否超過(guò)IGBT工作時(shí)適宜的溫度值需要的流量限定值;當(dāng)冷卻水的流量低于設(shè)定下限，過(guò)熱檢測(cè)電路輸出過(guò)熱保護(hù)信號(hào)。

　　以上兩種過(guò)熱檢測(cè)電路在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，過(guò)熱報(bào)警觸發(fā)輸出的信號(hào)與直流電源開(kāi)關(guān)的IGBT的驅(qū)動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生邏輯關(guān)聯(lián)，閉鎖IGBT驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，進(jìn)而切斷功率放大器的IGBT直流電源的供電，從而保護(hù)功率開(kāi)關(guān)電路的IGBT器件。

　　仿真與實(shí)驗(yàn)

　　針對(duì)前文設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度檢測(cè)電路，通過(guò)仿真進(jìn)行功能驗(yàn)證，仿真結(jié)果如圖3所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(signal)脈沖過(guò)窄時(shí)，檢測(cè)模塊輸出高電平(signal_error)信號(hào)，意味著驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平信號(hào)脈寬小于預(yù)先設(shè)定的脈寬門(mén)限值上限，輸出高電平報(bào)警。　　

?

　　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

　　為了進(jìn)一步驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的保護(hù)電路的有效性，在IGBT功率放大器上進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試。圖4與圖5舉例過(guò)流保護(hù)動(dòng)作后的實(shí)驗(yàn)波形，圖中曲線分別為功率放大器輸出電壓波形、輸出電流波形。

　　觀察分析曲線的結(jié)果，得出結(jié)論：當(dāng)IGBT在不同工作參數(shù)運(yùn)行期間，一旦發(fā)生過(guò)流信號(hào)被保護(hù)電路檢測(cè)，IGBT驅(qū)動(dòng)板封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出，IGBT被關(guān)閉，通過(guò)IGBT功率放大電路的電壓和電流在極短時(shí)間內(nèi)降為零值，IGBT得到保護(hù)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文介紹了基于IGBT功率放大器的三種保護(hù)方式：一個(gè)IGBT直流供電過(guò)流檢測(cè)電路，一個(gè)基于CPLD的驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈沖寬度檢測(cè)邏輯電路，一個(gè)針對(duì)IGBT結(jié)溫設(shè)計(jì)檢測(cè)的電路;并且對(duì)設(shè)計(jì)保護(hù)電路進(jìn)行了舉例仿真和實(shí)驗(yàn)舉例，驗(yàn)證了保護(hù)電路的功能。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 楊燕波,吳慶彪.逆變器脈寬調(diào)制中基于脈沖的死區(qū)補(bǔ)償方法[J].電力電子技術(shù),2009,(3)
　　[2] 王衡,沈運(yùn)先,查明,邊鋼.基于CPLD的固態(tài)功率放大器的保護(hù)電路設(shè)計(jì)[J].艦船電子工程,2012,(4)
　　[3] 李縱,羅志清,袁漢祖.基于1SD1548A1的IGBT驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)[J].艦船電子工程, 2012,(4)
　　[4] 常曉明, 李媛媛.Verilog-HDL工程實(shí)踐入門(mén)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005
　　[5] 查明.基于CPLD的大功率發(fā)射機(jī)激勵(lì)信號(hào)檢測(cè)電路設(shè)計(jì)[J].艦船科學(xué)技術(shù),2008,30,(S1):101-104
　　[6] 潘星,劉會(huì)金. IGBT功率器件工作中存在的問(wèn)題及解決方法[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2004,(2):9-14
　　[7] 錢(qián)金川,朱守敏.電力電子器件IGBT的應(yīng)用與保護(hù)[J].電焊機(jī),2008,38,(3):41- 47
　　[8] 陳懷義,胡衛(wèi)華,王彥.IGBT的保護(hù)[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2004,(5)
　　[9] 張加勝,平朝春.基于單片機(jī)死區(qū)時(shí)間調(diào)制的PWM控制方法研究[J].電力電子技術(shù),2008,(2)
　　[10] 楊斌文,胡浩,張健.IGBT的保護(hù)設(shè)計(jì)[J].電氣開(kāi)關(guān), 2006,(6)