HL601A厚膜集成电路的保护原理和应用
HL601A能实现IGBT的过电流、过电压等信号的双电平保护，具有动作门限准确、动作迅速及可靠性高的特点。它具有两级翻转电平，当达到第一级翻转电平时（额定值的120%)给出报警信号，在过载信号消失后能自动复位。当达到第二级翻转电平时(160%)，电路自动翻转并保持和记忆翻转状态，使被保护器件自动封锁。此保护电路适用于以晶体管、GTR、IGBT、功率MOSFET、GTO 等为主功率器件的电力电子装置中作为器件保护用。
1．引脚排列及功能
HL601A为单列直插式15引脚封装的厚膜集成电路，外形尺寸为长×宽×厚= 40mm ×28mm ×6mm。引脚排列如图1所示，各引脚的名称、功能及用法见表1。
图1 HL601A的外形和引脚排列图
表1 HL601A的引脚说明
| 引脚号 | 符号 | 功能 | 用法 |
| 1 | Vi | 检测信号输入端 | 接用户被保护信号输入端 |
| 2 | VEE | 负电源电压输入端 | 使用中接用户负电源，一般取- 15V，为抗干扰应接一去耦电容到引脚14 |
| 3 | GND1 | 输入级地端 | 接用户被保护信号输入级地端 |
| 10 | VO1 | 第一级保护动作输出端 | 保护动作时输出由高电平降为低电平 |
| 11 | R | 复位端 | 通过一电阻接一常开复位按钮的一头 |
| 12 | C | 保护动作延时时间电容设置端 | 通过一延时电容器接地端 |
| 13 | VO2 | 第二级保护动作输出端 | 保护动作后输出由低电平变为高电平 |
| 14 | GND2 | 输出级参考地端 | 使用中接输出级的地 |
| 15 | VDD | 正电源端 | 使用中一般接+15V，为HL601A 正常工作提供电源，接用户为HL601A提供的工作电源，为抗干扰应接一去耦电容到地（引脚14） |
HL601A的内部结构如图5-37所示。HL601A的内部由绝对值电路、双电平比较器、保持电路三部分组成。其工作原理：来自被保护电路的取样信号（可以是任意极性）通过绝对值电路转化为正信号，当其大于第一级保护门槛时，第一级保护动作，输出端（引脚10）由高电平（大于9V）转换为低 电 平(小于1V)，经过电路的控制单元发出降栅压信号。若降栅压后被控制量值降低并低于第一级动作门槛值时，电路则恢复正 常工作；如被控制量的检测值继续增加，达到第二级保护门槛时，则第二级比较器动作，经保持电路记忆动作状态，以便操作人员检查故障原因，并由控制单元发出软关断信号，封锁IGBT的驱动信号。
图2 HL601A的内部结构
3．主要电参数和限制1)电源电压： ±15V±10%。
2)电源电流：≤l0rnA。
3)保护动作门槛电压：第一级(6±0.5)V，第二级(8±0.5)V。
4)保护输出电压：第一级高电乎>9V，低电平<1V；第二级离电平>12V，低电平<1V。
5)第二级保护最小动作延迟时间：< 1μs。
6)第二级保护延迟时间可按下式计算：
td=3.6×10—3C+0.6
7)最大负载能力：高电平拉电流≤10mA，低电平灌电流≤10mA。4．典型应用
(1)典型应用波形
HIJ60IA的典型输出波形如图3所示。
图3 HL601A保护后的输出波形
a）输入波形 b）第一级翻转电平波形 c)第二级翻转电平波形
(2)典型应用接线图4所示为HL601A的典型应用接线图，图5所示为H160IA用于三相变频调速系统的过电压保护的原理图，为了保证隔离应采用霍尔电压传感器( HLV)检测直流电压，作为HL601A的保护输入，电路中HL601A的第一级保护输出用作封锁脉冲，第二级保护输出用来分断主电路进行集中式保护。
图4 HL601A的典型应用接线图
图5 HL601A用于三相SPWMIGBT变频调速系统的过电压保护原理图
