IGBT的過電流保護(hù)

　　IGBT的過流保護(hù)電路可分為兩類:一類是低倍數(shù)(1.2 ~ 1.5倍)過載保護(hù)；一種是高倍數(shù)(高達(dá)8 ~ 10倍)短路保護(hù)。

　　對于過載保護(hù)，不需要快速響應(yīng)，可以采用集中保護(hù)，即檢測輸入端或DC鏈路的總電流。當(dāng)該電流超過設(shè)定值時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)并阻斷所有IGBT驅(qū)動器的輸入脈沖，從而使輸出電流降至零。這種過載電流保護(hù)一旦激活，只能通過復(fù)位恢復(fù)正常運(yùn)行。

　　IGBT能短時(shí)間耐受短路電流，耐受短路電流的時(shí)間與IGBT的飽和壓降有關(guān)，隨著飽和壓降的增大而延長。比如飽和壓降小于2V的IGBT可以承受短路時(shí)間小于5μs，飽和壓降3V的IGBT可以承受短路時(shí)間長達(dá)15μs，在4 ~ 5v可以達(dá)到30μs以上。存在上述關(guān)系是因?yàn)殡S著飽和導(dǎo)通壓降的降低，IGBT的阻抗也降低，同時(shí)短路電流增大。短路期間的功耗隨著電流的平方增加，導(dǎo)致承受短路的時(shí)間迅速減少。

　　通常有兩種保護(hù)措施:軟關(guān)斷和降低柵極電壓。軟關(guān)斷是指在發(fā)生過流和短路時(shí)，直接關(guān)斷IGBT。而軟關(guān)斷抗干擾能力差，一旦檢測到過流信號就會關(guān)斷，容易造成誤動作。為了提高保護(hù)電路的抗干擾能力，可以在故障信號和保護(hù)電路啟動之間增加一個(gè)延時(shí)，但是在這個(gè)延時(shí)過程中故障電流會急劇上升，大大增加了功率損耗，也導(dǎo)致了器件的di/dt增加。因此，保護(hù)電路經(jīng)常被啟動，而設(shè)備仍然是壞的。

　　降低柵極電壓的目的是當(dāng)檢測到器件過電流時(shí)立即降低柵極電壓，但器件保持導(dǎo)通。柵壓降低后有一個(gè)固定的延時(shí)，在這個(gè)延時(shí)期間故障電流被限制在一個(gè)很小的值，降低了器件發(fā)生故障時(shí)的功耗，延長了器件的抗短路時(shí)間，并且可以降低器件關(guān)斷時(shí)的di/dt，對器件保護(hù)非常有利。如果延時(shí)后故障信號仍然存在，則器件關(guān)閉，如果故障信號消失，驅(qū)動電路可以自動恢復(fù)正常工作狀態(tài)，大大增強(qiáng)了抗干擾能力。

　　IGBT開關(guān)過程中的過電壓

　　當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，其集電極電流將高速下降，尤其是在短路故障的情況下。如果不采取軟關(guān)斷措施，其臨界電流將降低幾Ka/μ s..極高的電流下降率會在主電路的分布電感上感應(yīng)出很高的過電壓，導(dǎo)致IGBT在關(guān)斷時(shí)損壞。所以從關(guān)斷的角度來說，希望主電路的電感和電流下降率越小越好。但對于IGBT的開通，集電極電路的電感有助于抑制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和電容充放電引起的峰值電流，降低開通損耗，承受更高的開通電流上升率。一般來說，IGBT開關(guān)電路的集電極不需要串聯(lián)電感， 并且可以通過改善柵極驅(qū)動條件來控制其導(dǎo)通損耗。