最近在量產一款1500W的正弦波逆變器,剛開始因輸出電流檢測的康銅絲一致性較差,導致短路保護老是燒機,后來經調整短路保護的門限電流,才解決此問題,借此機會,想與各位前輩們討論一下逆變器的短路保護與啟動峰值功率的設置。
短路保護與峰值功率,本來這兩個東西是相互矛盾的東西,你調敏感了吧,它啟不動感性與容性負載;你調遲鈍了吧,它短路時又保護不及時導致燒機。我在這次燒機過程中,歸納了以下幾點,請前輩們斧正。
1、用LM393比較器設置“雙門限電流”法(設計思路:短路的實質是嚴重過流):其中一個門限電流較小,但有稍大電容延時,用來對峰值進行“消抖”;另一個門限電流較大,但“消抖”電容很小,反應速度很快,如下圖。
原理說明:
A、因電流檢測的康銅絲是0.005歐姆的,故上圖左邊門限電流是25A左右(R22應為7.5K),它是應對峰值功率的,逆變器是1500W/120V=12.5A的,符合峰值功率是額定功率2倍的設計要求,實際上如果加上C27的消抖(大概延時20uS),峰值功率遠不值2倍。
B、上圖右邊門限電流是59A左右(R61應為16K),它是專門應對短路保護的,差不多是額定功率的5倍左右,為什么要這么設置呢?我用的管子是infineon的IKW30N60T,25度時是60A,經查它的Safe operating area,母線200V左右、電流59A時,安全時間大概在10uS的區間,也就是說如果短路電流門限設置在59A,10uS內必須保護。因LM393比較器在反轉時是集電極開路門,其響應速度是納秒極的,故時間上是來得及的。
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2、用LM393比較器設置“電壓、電流檢測”法(設計思路:短路后電壓為0,電流無限大):如下圖比較器左邊,通過兩個光耦把交流輸出與檢測電路隔離,讓比較器檢測交流輸出,一旦輸出沒有了,比較器立即反轉,關閉IR2110的SD;比較器右邊的與上面第一個方法的原理一樣。(注:此方法我沒有驗正過,值得一提的是因逆變器在開機后會響應10mS左右才有輸出,所以比較器左邊的檢測腳在開機上電時,要先給電容充電來延時10mS左右,以防止一上電比較器就反轉關閉SD,這樣連機都開不了,不知這樣解釋合不合理,請前輩指教)