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故障檢測通過電流、電壓和溫度測量來診斷系統內的任何交流電源線波動、機械或電氣過載。在檢測到故障事件后，主機微控制器 (MCU) 會執行保護動作，例如關閉或修改功率晶體管的開關特性或使斷路器跳閘。 為了提高效率并減小系統尺寸，設計人員正從絕緣柵雙極晶體管 (IGBT) 改用寬帶隙碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 開關晶體管，從而實現更快的開關速度 (>100kHz) 和更短的耐受時間 (<5?s)。 要保護功率開關晶體管免受故障條件的影響，首先要使用基于分流器或基于霍爾效應的解決方案來檢測過流情況。雖然基于霍爾效應的解決方案支持單模塊方法，但它們的測量jing度很低，尤其在溫度升高的情況下。在基于分流器或基于霍爾效應的解決方案之間進行選擇時，要考慮隔離規格和初級導體電阻等其他因素。雖然兩種解決方案中的初級導體電阻可能會產生相同的散熱量，但是，隨著分流器技術的改進，分流器現在的電阻要小得多，從而能夠更大限度地減少散熱，并在整個溫度和壽命范圍內提供非常高的jing度。 我們來看看幾種基于分流器的故障檢測方法： 使用隔離式放大器 圖1顯示了基于分流器的過流檢測解決方案，它有一個隔離式放大器和一個非隔離式比較器。如有必要，您可以使用同樣的隔離式放大器進行反饋控制。MCU接收比較器的輸出并發送信號，從而控制柵極驅動器的使能引腳或改變進入柵極驅動器輸入的脈寬調制周期。 圖 1：使用隔離式放大器和非隔離式比較器進行故障檢測 使用隔離式放大器、基于分流器的方法為故障檢測和反饋控制提供了高測量jing度，其中的隔離式放大器可提供基本隔離或增強隔離。 然而，隔離式放大器的傳播延遲為 2s - 3s。根據過流檢測的延遲要求，基于隔離式放大器的方法可能不夠快。 使用隔離式調制器 如圖2所示，可以使用隔離式調制器同時進行過流檢測和反饋控制。隔離式調制器的隔離式數據輸出 (DOUT) 以顯著更高的頻率提供由1和0組成的數字比特流。該比特流輸出的時間平均值與模擬輸入電壓成正比，MCU內的數字濾波器重建測量信號。MCU可以使用相同的比特流輸出并行運行多個數字濾波器，其中一個數字濾波器配置用于高jing度反饋控制，另一個數字濾波器配置用于低延遲過流檢測。 圖 2：使用隔離式調制器進行故障檢測 與隔離式放大器相比，采用隔離式調制器的基于分流器的方法為故障檢測和反饋控制提供了更高測量jing度。在zui壞情況下，過流檢測的傳播延遲可低至1s。 使用標準比較器和數字隔離器 圖3顯示了一個標準非隔離式比較器，后跟用于過流檢測的數字隔離器，以及用于反饋控制的隔離式放大器或調制器。在zui壞情況下，過流檢測的傳播延遲可低于1?s，具體取決于所選的比較器和數字隔離器。但是，分立式實施會占用更多印刷電路板 (PCB) 空間，并且對于需要更高jing度的設計來說可能會變得昂貴。 圖3：使用標準比較器和數字隔離器進行故障檢測 使用隔離式比較器 圖4所示的隔離式比較器通過集成標準比較器和數字隔離器的功能，提供了一種小巧且超快的過流檢測方法。您可以使用隔離式放大器或隔離式調制器進行反饋控制。 |
