数控设备驱动器的主电路保护分析与研究

　　IGBT在饱和导通过程中，其I_C集电极电流和V_CE饱和压降，有如图4所示的相互关系(1GBT型号BsM50Gxl20DN2)。图4中可以看出，当I_C集电极电流增加后，V_CE饱和压降迅速上升。通过检测VcE的数据，可以判断IGBT是否处于过流和短路状态(比如ST公司的SIE20034)。

　　IGBT在导通过程中会承受几个微秒以内的过电流，时间到后，如果IGBT仍然处于过电流状态，就必需关断IGBT，防止IGBT过电流损坏。以型号为BSM50GXl20DN2的IGBT实际测试结果如图4所示。

　　在图5(a)中。向IGBT发送一个导通控制信号(波形1)，触发信号维持6us后IGBT的没有饱和导通，IGBT的C级反馈仍然保持高平，此时触发信号自动关闭(波形2)。

　　在图5(b)中，向IGBT发送导通控制信号，在很短的时间内(小于1us)IGBT实现饱和导通(信号1)，IGBT的C级反馈变为低电乎，此时输出的导通信号维持(信号2)。在IGBT运行中，当电流过大，IGBT饱和压降大于3V左右时，C级反馈变为高电平，关断截止信号，保证IGBT的安全。

4 IGBT驱动信号的功率驱动，限位保护和仿真

　　1)IGBT触发信号的功率驱动和限位保护

　　在图6中，Q1、Q2、Q3、Q4构成两级推挽驱动结构，保证信号的驱动能力。电容C5和二极管D7、D8、D9，电阻R6、R7构成驱动信号的正向限幅电路，当出现一个大于+15V的脉冲干扰信号时，电路通过R7和D7向电容C5充电，从而吸收改干扰信号。二极管D5、D17和电阻Rll构成反向限幅电路，当出现一个小于-10V的脉冲干扰信号时，电路通过R11和D17和D5进行限幅，吸收干扰信号，实现IGBT的栅级保护。同时由C6、RlO和R11构成电流反馈回路提升脉冲信号边沿的斜率，降低开关功耗。

　　2)电路仿真结果

　　为检验和验证电路的性能，利用仿真软件进行电路仿真。在电路的Ql和Q2的基极施加一个正向30V和反向-15V的脉冲尖峰。仿真波形如下图7所示，其中波形a是带脉冲尖峰的输入信号。波形d是经过电路处理的输出到IGBT的栅极驱动电压。从图可以看出，电路达到消除脉冲尖峰的效果，同时保证了脉冲信号边沿的陡峭程度。

5 结束语

　　笔者从近年来，在多型数控系统中已反复使用过此电路设计对原设备进行改进，经改进后的驱动器模块的主电路故障明显减少，系统稳定性得到了增强。