Isolationsverstärker schützen vor Überstrom und Überspannung

| Redakteur: Gerd Kucera

Eine Methode zum Schutz von IGBTs vor Überstrom und -spannung nutzt Isolationsverstärker. Kombiniert mit einem funktionsreichen Treiber wie dem ACPL-332J ergibt das eine umfassende Schutzschaltung.

IGBTs benötigen umfassende Schutzmaßnahmen, um Schäden durch Fehlerzustände wie Kurzschlüsse, Überlast und Überspannungen zu verhindern. Dies ist besonders wichtig, um eine sichere und stabile Umrichterleistung in Motorantrieben, Solar- und Windenergiesystemen zu gewährleisten. Um Fehlerzustände wie Überströme und Überlast zu erkennen, können Isolationsverstärker mit schnellem Fehlererkennungs-Feedback in den Ausgangsphasen und Gleichstrom-Verteilerschienen eingesetzt werden.

Eine typische Schaltung besteht aus einem Umrichter, der die Gleichstrom- Busspannung in Wechselstromleistung mit unterschiedlichen Frequenzen wandelt, um den Motor anzutreiben.

IGBTs sind das Herzstück von Wandlern, die mit hohen Frequenzen arbeiten und mit hoher Gleichstrom-Busspannung belastet werden.

Isolationsverstärker (auch Iso-Amps genannt) arbeiten mit einem Shunt- Widerstand zusammen und liefern eine genaue Strommessung in Leistungswandlern, sogar dann, wenn ein hohes Schaltrauschen vorhanden ist. Integrierte Kurzschluss- und Überlast-Erkennungsmodule (HCPL-788J/ACPL-785J) liefern eine schnelle Rückmeldung. Sie sind eine kostengünstige und einfach integrierbare Fehlererkennungslösung zusätzlich zur Strommessung. Bei Einsatz eines Widerstandsteilers arbeitet sie als sehr exakte Spannungssensoren.

Anforderungen an die Fehlerschutzschaltung

Die Informationen über den Wert des Stromes und der Spannung werden vom Controller benötigt, um exakte Berechnungen für eine wirkungsvolle Steuerung und ein effektives Fehlermanagement durchführen zu können.

Die grundsätzliche Aufgabe der Fehlererkennung ist der Schutz des Elektromotors und des Leistungswandler vor den Fehlerauswirkungen. Am stärksten durch plötzliche Zerstörung gefährdete Wandlerbauteile sind die IGBTs. Ihr Schutz vor Zerstörung ist auch deshalb so wichtig, weil diese Leistungskomponenten die teuersten Halbleiterbauelemente im Inverter sind. Deswegen hat der Schutz von Elektromotor und Inverter, respektive der Schutz der IGBTs, die höchste Priorität.

Hohe Sicherheit bei gleichzeitig niedrigen Kosten

Der Markt fordert geringe Kosten für ausreichenden Schutz der IGBTs bei Fehlerbedingungen. Um diesen Forderungen zu entsprechen, wurden IGBT-lose Treiber (wie der ACPL-332J) und Stromsensoren mit Schutzfunktionen entwickelt, die wichtige Fehler-erkennungen zusätzlich zu ihren Treiber- und Sensorfunktionen durchführen. Diese Produkte liefern ein preisgünstiges System, um den IGBT-Schutz zu realisieren, ohne dass zusätzliche Erkennungs- und Rückkopplungsbauteile erforderlich sind.

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