使用DESAT防止IGBT集电极电压突增

ACPL-38JT内部的故障检测程序实时监控着IGBT集电极的饱和电压，在集电极电压超过预定的阀值时，能启动一个本地的故障中止程序。其中的小型门电路放电设备能缓慢地减少IGBT处的短路电流，防止产生有害的电压突增现象。在短路所引起的能量消耗大到足以构成损害之前，IGBT已经被关闭。在IGBT的截止状态，故障检测电路关闭，防止错误的“FAULT”信号的产生。

DESAT检测到故障状态时（终端电压高于7伏），IGBT的门电压（VOUT）缓慢下降。接下来，FAULT端向微控制器输出低电位，表明有故障发生。微控制器再采取相应应对措施，防止故障的损害加剧。

通过直接测量集电极的电压，ACPL-38JT可以限制IGBT短路时的能耗，这一功能在门驱动电压不足时也能发挥作用。DESAT技术另一个更深层的优点是：IGBT的能耗被实时监控，搭配current-sense method（电流传感算法），并依靠预设的电流阀值，可以预测出运行的最高极限。这样一来，对于IGBT的保护就不必依赖于过分敏感、过分保守的单一阀值。

内部的高速光纤链路将微控制器和IGBT之间的传播延迟控制在最小范围内，同时还允许两套系统在很大的电压差别上各自运作，这种工况在工业电动机和电流转换装置上是十分常见的。光耦合器的输出电路也为IGBT起到本地保护作用，防止电流过载造成的破坏。另有一条光纤链路为微控制器提供完全独立的“fault-status（故障状态）”反馈信号。嵌入式的“看门狗”电路，监控功率级的输入电压，防止IGBT由门驱动电压不足造成的损坏。

向前传导的光学信号（LED1）传递门控制信号（见图三，右边）。光学信号返回线路（LED2）传导故障状态反馈信号。两条光路分别由光耦合器的输入电路和输出电路完全控制，使内部的隔离边界相对于微控制器透明。

当IGBT检测到“故障”时，输出检测集成电路立即启动软关断程序，有控制地将IGBT电流减少为零，以避免感应产生电压过载对IGBT可能造成的伤害。与此同时，这条故障状态信号通过LED2传送回缓冲区集成电路。在这里，故障闭锁使门输入信号失效，并在“故障”端口输出低电平，传送并警告给微控制器。

IGBT通常需要15伏的门电压以实现VCE（ON）上的额定电压。在门电压小于13伏的时候，VCE会显著上升，尤其是在电流较大的条件下。在门电压很低的时候（低于10伏），IGBT会工作在线性区域，并很快过热。与此同时，一旦电源电压VCC2出现数值过低的状况，UVLO便开始起到钳位电路的作用，限制输出信号的上下限；一旦VCC2超出VUVLO （正向UVLO阀值），UVLO钳位被解除，允许设备产生与输入信号相对应的输出。

VCC2从0伏（有时低于VUVLO ）开始升高，然后DESAT保护电路被激活。VCC2进一步升高（高于VUVLO ），UVLO钳位被释放。在UVLO钳位被释放之前，DESAT保护功能已经激活。这样一来，UVLO和DESAT故障检测能协同工作，而且不论电源电压VCC2大小如何，都能提供天衣无缝的保护效果。
 

（文章来源：盖世汽车网）