数控设备驱动器主电路保护分析和研究.pdf

学兔兔 l 匐 似 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