HL601A厚膜集成电路的保护原理和应用

HL601A厚膜集成电路的保护原理和应用

HL601A能实现IGBT的过电流、过电压等信号的双电平保护，具有动作门限准确、动作迅速及可靠性高的特点。它具有两级翻转电平，当达到第一级翻转电平时（额定值的120%)给出报警信号，在过载信号消失后能自动复位。当达到第二级翻转电平时(160%)，电路自动翻转并保持和记忆翻转状态，使被保护器件自动封锁。此保护电路适用于以晶体管、GTR、IGBT、功率MOSFET、GTO 等为主功率器件的电力电子装置中作为器件保护用。
1．引脚排列及功能
HL601A为单列直插式15引脚封装的厚膜集成电路，外形尺寸为长×宽×厚= 40mm ×28mm ×6mm。引脚排列如图1所示，各引脚的名称、功能及用法见表1。

 

图1 HL601A的外形和引脚排列图

表1 HL601A的引脚说明

引脚号	符号	功能	用法
1	Vi	检测信号输入端	接用户被保护信号输入端
2	VEE	负电源电压输入端	使用中接用户负电源，一般取- 15V，为抗干扰应接一去耦电容到引脚14
3	GND1	输入级地端	接用户被保护信号输入级地端
10	VO1	第一级保护动作输出端	保护动作时输出由高电平降为低电平
11	R	复位端	通过一电阻接一常开复位按钮的一头
12	C	保护动作延时时间电容设置端	通过一延时电容器接地端
13	VO2	第二级保护动作输出端	保护动作后输出由低电平变为高电平
14	GND2	输出级参考地端	使用中接输出级的地
15	VDD	正电源端	使用中一般接+15V，为HL601A 正常工作提供电源，接用户为HL601A提供的工作电源，为抗干扰应接一去耦电容到地（引脚14）

2．内部结构及工作原理
       HL601A的内部结构如图5-37所示。HL601A的内部由绝对值电路、双电平比较器、保持电路三部分组成。其工作原理：来自被保护电路的取样信号（可以是任意极性）通过绝对值电路转化为正信号，当其大于第一级保护门槛时，第一级保护动作，输出端（引脚10）由高电平（大于9V）转换为低 电 平(小于1V)，经过电路的控制单元发出降栅压信号。若降栅压后被控制量值降低并低于第一级动作门槛值时，电路则恢复正 常工作；如被控制量的检测值继续增加，达到第二级保护门槛时，则第二级比较器动作，经保持电路记忆动作状态，以便操作人员检查故障原因，并由控制单元发出软关断信号，封锁IGBT的驱动信号。

 

图2 HL601A的内部结构

3．主要电参数和限制
      1)电源电压：  ±15V±10%。
      2)电源电流：≤l0rnA。
      3)保护动作门槛电压：第一级(6±0.5)V，第二级(8±0.5)V。
      4)保护输出电压：第一级高电乎>9V，低电平<1V；第二级离电平>12V，低电平<1V。
      5)第二级保护最小动作延迟时间：< 1μs。
      6)第二级保护延迟时间可按下式计算：

td=3.6×10—3C+0.6

      7)最大负载能力：高电平拉电流≤10mA，低电平灌电流≤10mA。
4．典型应用
(1)典型应用波形
       HIJ60IA的典型输出波形如图3所示。

 

图3 HL601A保护后的输出波形

a）输入波形  b）第一级翻转电平波形  c)第二级翻转电平波形

(2)典型应用接线
      图4所示为HL601A的典型应用接线图，图5所示为H160IA用于三相变频调速系统的过电压保护的原理图，为了保证隔离应采用霍尔电压传感器( HLV)检测直流电压，作为HL601A的保护输入，电路中HL601A的第一级保护输出用作封锁脉冲，第二级保护输出用来分断主电路进行集中式保护。

 

图4 HL601A的典型应用接线图

 

图5 HL601A用于三相SPWMIGBT变频调速系统的过电压保护原理图