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数控设备驱动器的主电路保护分析与研究
Analysis and research of the CNC device driver main circuit protection
雷 刚,郭 杰
LEl Gang.GUO Jie
(四川工程职业技术学院,德阳618000)
摘 要:本文介绍了数控设备驱动器中主电路损坏的主要原因,提出一种针对采用IGBT作为主电路模块
的电路保护方法,在实际应用中能有效保护基于IGBT的主电路模块,降低损坏率,增强驱动器
的可靠性和稳定性。
关键词;数控设备;主电路;IGBT模块;保护电路
中图分类号:TP39 文献标识码:B 文章编号:1 009—01 34(201 2)05(下)一0090—03
Doi:10.3969/J.issn.1 009-0134.2Ol 2.5(下).26
0 引言 路设计中,主要考虑以下五个方面:
数控系统中,电源模块及电机驱动模块是非 1)针对负载短路引起大电流,最主要的解
常重要的工作部件,但同时这两种模块也是数控 决方法是及时检测到IGBT电流突然增大造成的
设备中很容易被损坏的。笔者所在的四川省德阳 VCE上升,进而迅速关断IGBT。
市是国家重大技术装备制造业基地,聚集了近万 2)每个IGBT模块使用独立的控制电源,尽
台各种各样的数控设备。长期的工作实践发现这 量减少IGBT模块栅极信号的干扰。
两种模块的故障主要出在主电路上,例如西门子 3)使用高速光耦和驱动芯片进行栅极信号处
的611系列模块、~UNAC的0【i系列等。由于这 理,降低IGBT的开关损耗。
些模块的主电路通常使用大功率的IGBT作为主 4)逆变桥上下臂控制信号互锁,防止直流短路。
控元件,所以对于模块的保护,主要通过并保护 5)改进IGBT模块温度检测、改善散热处理。
IGBT实现。笔者借鉴多款国外主流产品提出一种 3 IGBT驱动和保护电路硬件设计
相对更成熟的IGBT驱动和保护电路设计,在实际 1)驱动电路电源
应用中达到更有效保护IGBT的作用,降低驱动器 在IGBT的驱动中,为保证驱动控制电路的可
的损坏率,增强数控系统的可靠性。 靠性,采用如图1所示的供电模式。
1 常见的IGBT模块损坏原因
分析表明,IGBT模块损坏的主要原因有:
1)负载短路引起短时间大电流,IGBT,没有及 D6
时关断,温度急剧上升,最终导致IGBT的C级
GND
和E级间短路失效或开路失效。
2)IGBT的控制栅极受到大幅值干扰脉冲冲 D1
击,造成栅极损坏。
3)触发信号上升沿和下降沿斜率较小,导致
IGBT的开通和截止功耗增加,长时间运行,烧坏 图1 驱动电源电路
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