最近在量产一款1500W的正弦波逆变器,刚开始因输出电流检测的康铜丝一致性较差,导致短路保护老是烧机,后来经调整短路保护的门限电流,才解决此问题,借此机会,想与各位前辈们讨论一下逆变器的短路保护与启动峰值功率的设置。
短路保护与峰值功率,本来这两个东西是相互矛盾的东西,你调敏感了吧,它启不动感性与容性负载;你调迟钝了吧,它短路时又保护不及时导致烧机。我在这次烧机过程中,归纳了以下几点,请前辈们斧正。
1、用LM393比较器设置“双门限电流”法(设计思路:短路的实质是严重过流):其中一个门限电流较小,但有稍大电容延时,用来对峰值进行“消抖”;另一个门限电流较大,但“消抖”电容很小,反应速度很快,如下图。
原理说明:
A、因电流检测的康铜丝是0.005欧姆的,故上图左边门限电流是25A左右(R22应为7.5K),它是应对峰值功率的,逆变器是1500W/120V=12.5A的,符合峰值功率是额定功率2倍的设计要求,实际上如果加上C27的消抖(大概延时20uS),峰值功率远不值2倍。
B、上图右边门限电流是59A左右(R61应为16K),它是专门应对短路保护的,差不多是额定功率的5倍左右,为什么要这么设置呢?我用的管子是infineon的IKW30N60T,25度时是60A,经查它的Safe operating area,母线200V左右、电流59A时,安全时间大概在10uS的区间,也就是说如果短路电流门限设置在59A,10uS内必须保护。因LM393比较器在反转时是集电极开路门,其响应速度是纳秒极的,故时间上是来得及的。
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2、用LM393比较器设置“电压、电流检测”法(设计思路:短路后电压为0,电流无限大):如下图比较器左边,通过两个光耦把交流输出与检测电路隔离,让比较器检测交流输出,一旦输出没有了,比较器立即反转,关闭IR2110的SD;比较器右边的与上面第一个方法的原理一样。(注:此方法我没有验正过,值得一提的是因逆变器在开机后会响应10mS左右才有输出,所以比较器左边的检测脚在开机上电时,要先给电容充电来延时10mS左右,以防止一上电比较器就反转关闭SD,这样连机都开不了,不知这样解释合不合理,请前辈指教)