上一篇分享電流保護(hù)和市電輸入過壓保護(hù)的電路測(cè)試 ，本文將分享輸入供電過壓和欠壓保護(hù)以及IGBT保護(hù)電路測(cè)試相關(guān)內(nèi)容。主要通過電路工作原理，電路仿真測(cè)試兩大方面來講解，同時(shí)有配套的資料供大家下載。如有疑問，可在下方評(píng)論區(qū)留言。
輸入供電過壓和欠壓保護(hù)測(cè)試電路
電路作用：檢測(cè)電路工作在何種輸入電壓量程，判斷是否進(jìn)行高低壓保護(hù)。
電路工作原理：交流市電由整流管整流成脈動(dòng)直流電壓，然后通過R4與RJ10、RJ11分壓，二極管D7將AD檢測(cè)口與輸入端隔離，電容EC2將整流電壓濾波平滑后送到CPU端口進(jìn)行分析，不受輸入端影響，二極管D8使得AD最高輸入電壓鉗位在5.7V，從而保護(hù)CPU端口不被高壓擊穿；正常市電輸出時(shí)的AD輸入電壓比較穩(wěn)定，具體如下圖所示。
（a）輸入供電過壓和欠壓保護(hù)測(cè)試電路
（b）A點(diǎn)實(shí)際測(cè)試波形
圖4.87 輸入供電過壓和欠壓保護(hù)
CPU檢測(cè)到輸入電壓信號(hào)后發(fā)出動(dòng)作命令：
1、判別輸入電壓是否符合充許范圍，否則停止加熱并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
2、判別輸入電壓是否為高電壓，根據(jù)輸出功率是否為低功率（1300W以下）進(jìn)行升功率控制，旨在減小IGBT在高壓小功率時(shí)出現(xiàn)硬導(dǎo)通即IGBT提前導(dǎo)通，以減小IGBT溫升，根據(jù)高功率（1800W以上）配合爐面?zhèn)鞲衅魇欠駲z測(cè)到線盤溫升高，如果溫升高則適當(dāng)降低功率，從而保證線盤不因溫升高而燒毀；
3、與電流檢測(cè)電路協(xié)調(diào)計(jì)算實(shí)際輸出功率，CPU智能計(jì)算功率值再與CPU內(nèi)部設(shè)定的功率值進(jìn)行對(duì)比，然后控制PWM脈寬以穩(wěn)定輸出功率；
4、與電流AD采樣相配合，保持高壓時(shí)恒定功率輸出；
5、該電路異常時(shí)高低壓無保護(hù)、間歇加熱、功率受限。
市電過壓和欠壓保護(hù)仿真測(cè)試：具體電路如下圖所示，市電輸入由正弦波Vin等效，然后通過二極管進(jìn)行整流，EC2在交流時(shí)容抗影響分壓值，所以VAD需要修正；RJ10與EC2并聯(lián)后再與R4分壓，因?yàn)閂d為半波整流交流電壓，電容EC2的容抗對(duì)分壓比例產(chǎn)生影響。
圖4.88 市電過壓和欠壓保護(hù)仿真測(cè)試電路
a） 瞬態(tài)仿真測(cè)試：為減少仿真時(shí)間，將輸入正弦波頻率設(shè)置為1kHz，瞬態(tài)仿真設(shè)置和測(cè)試波形分別如下圖所示，改變RJ10阻值調(diào)節(jié)CPU采樣電壓值，進(jìn)行量程校對(duì)。
圖4.89 瞬態(tài)仿真設(shè)置
圖4.90 市電輸入電壓和CPU測(cè)量電壓V(VAD)仿真波形
b）直流仿真測(cè)試：Vin交流有效值從100V增大至600V時(shí)V(VAD)近似線性增大；當(dāng)Vin電壓大于約400V時(shí)V(VAD)被限壓到約5.5V，從而形成對(duì)CPU輸入端口保護(hù)；直流仿真設(shè)置、測(cè)試波形和數(shù)據(jù)分別如下圖所示。
圖4.91 Vin直流仿真設(shè)置
圖4.92 測(cè)試電壓波形和數(shù)據(jù)
IGBT保護(hù)電路測(cè)試
該電路保護(hù)IGBT可靠導(dǎo)通與關(guān)斷；因?yàn)镮GBT驅(qū)動(dòng)電壓至少需要16V，所以利用Q1（PNP管）和Q2（NPN管）組成推挽驅(qū)動(dòng)電路，具體工作原理如下：
1、輸入信號(hào)為高電平時(shí)Q2導(dǎo)通、Q1截止，18V電壓流通為IGBT的G極提供門極驅(qū)動(dòng)電壓，IGBT導(dǎo)通線盤開始儲(chǔ)能。
2、輸入信號(hào)為低電平時(shí)Q2 截止、Q1 導(dǎo)通，IGBT的G極接地，IGBT關(guān)斷，此時(shí)線盤感應(yīng)電壓對(duì)諧電容放電形成LC振蕩。
3、電阻R6在三極管截止時(shí)將IGBT的G極殘余電壓快速拉低，電容C11用于高頻旁路，以平緩驅(qū)動(dòng)電路波形；穩(wěn)壓管ZD1用于限制IGBT的G極電壓，預(yù)防輸入電壓過高時(shí)損壞IGBT；檢鍋時(shí)波形如下圖所示，波形不理想、有點(diǎn)變形；檢到鍋正常工作后波形如下圖所示，控制推挽電路的波形與驅(qū)動(dòng)IGBT波形很相似，功率越大波形高電平寬度越大、B點(diǎn)波形底部越平，因?yàn)長(zhǎng)M339控制內(nèi)部三極管導(dǎo)通接地，而A點(diǎn)波形底部比地略高然后再回到零電壓。
4、此電路容易出現(xiàn)上電燒機(jī)，主要因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路輸出高電平導(dǎo)致，溫升高時(shí)瓷片電容經(jīng)常出現(xiàn)問題。
（a）簡(jiǎn)化電路
（b）實(shí)際應(yīng)用電路
圖4.93 IGBT驅(qū)動(dòng)電路
圖4.94 檢鍋時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形
圖4.95 正常工作時(shí)的驅(qū)動(dòng)波形
IGBT驅(qū)動(dòng)與輸入保護(hù)仿真測(cè)試電路、仿真設(shè)置、測(cè)試波形分別如下圖所示：：電容濾波和延時(shí)作用非常重要；V5直流分析測(cè)試?yán)擞侩妷罕Ｗo(hù)值，通過R42調(diào)節(jié)保護(hù)點(diǎn)電壓值。
（a）IGBT驅(qū)動(dòng)
（b）控制信號(hào)
（c）輔助供電
（d）市電輸入浪涌保護(hù)
圖4.96 IGBT驅(qū)動(dòng)與輸入保護(hù)仿真測(cè)試電路
圖4.97 瞬態(tài)仿真設(shè)置
輸入市電V(Vin)、浪涌保護(hù)信號(hào)V(Surge)和IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)V(DRV)的仿真波形如下圖所示：輸入市電在安全范圍時(shí)IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)正常輸出，輸入市電浪涌過壓時(shí)IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平、IGBT關(guān)閉；浪涌保護(hù)信號(hào)V(Surge)消失之后延時(shí)一段時(shí)間IGBT才能重新啟動(dòng)。
圖4.98 輸入市電V(Vin)、浪涌保護(hù)信號(hào)V(Surge)和IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)V(DRV)的仿真波形
比較器輸入信號(hào)與IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形如下圖所示：V(PWM)高于V(Vsaw)時(shí)V(DRV)為高電平——IGBT開通；V(PWM)低于V(Vsaw)時(shí)V(DRV)為低電平——IGBT關(guān)閉。
圖4.99 比較器輸入信號(hào)與IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形