igbt的驅(qū)動和短路保護(hù),igbt的過電流保護(hù)-KIA MOS管

igbt的驅(qū)動和短路保護(hù)

IGBT作為一種新型的功率器件，具有電壓和電流容量高等優(yōu)點(diǎn)，開關(guān)速度遠(yuǎn)高于雙極型晶體管而略低于MOS管，廣泛地應(yīng)用在各種電源領(lǐng)域。

IGBT的缺點(diǎn)，一是集電極電流有一個較長時間的拖尾，關(guān)斷時間比較長，所以關(guān)斷時一般需要加入負(fù)的電壓加速關(guān)斷;二是抗DI/DT的能力比較差，如果像保護(hù)MOS管一樣在很大的短路電流的時候快速關(guān)斷MOS管極可能在集電極引起很高的DI/DT，使UCE由于引腳和回路雜散電感的影響感應(yīng)出很高的電壓而損壞。

IGBT的短路保護(hù)一般是檢測CE極的飽和壓降實(shí)現(xiàn)，當(dāng)集電極電流很大或短路時，IGBT退出飽和區(qū)，進(jìn)入放大區(qū)。上面說過這時我們不能直接快速關(guān)斷IGBT，我們可以降低柵極電壓來減小集電極的電流以延長保護(hù)時間的耐量和減小集電極的DI/DT。

如果不采取降低柵極電壓來減小集電極的電流這個措施的話2V以下飽和壓降的IGBT的短路耐量只有5μS。3V飽和壓降的IGBT的短路耐量大約10-15μS，4-5V飽和壓降的IGBT的短路耐量大約是30μS。

還有一點(diǎn)，降柵壓的時間不能過快，一般要控制在2μS左右，也就是說為了使集電極電流從很大的短路電流降到過載保護(hù)的1.2-1.5倍一般要控制在2μS左右，不能過快，在過載保護(hù)的延時之內(nèi)如果短路消失的話是可以自動恢復(fù)的，如果依然維持在超過過載保護(hù)電流的話由過載保護(hù)電路關(guān)斷IGBT。

所以IGBT的短路保護(hù)一般是配合過載保護(hù)的，下面是一個TLP250增加慢降柵壓的驅(qū)動和短路保護(hù)的應(yīng)用電路圖：

圖中電路正常工作時，ZD1的負(fù)端的電位因D2的導(dǎo)通而使ZD1不足以導(dǎo)通Q1截止;D1的負(fù)端為高電平所以Q3也截止。C1未充電，兩端的電位為0。IGBTQ3短路后退出飽和狀態(tài)，集電極電位迅速上升，D2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)向截止。

當(dāng)驅(qū)動信號為高電平時，ZD1被擊穿，C2能夠使Q1的開通有一小段的延時，使得Q3導(dǎo)通時可以有一小段的下降時間，避免了正常工作時保護(hù)電路的誤保護(hù)。

ZD1被擊穿后Q1由于C2的存在經(jīng)過一段很短的時間后延時導(dǎo)通，C1開始通過R4、Q1充電，D1的負(fù)端電位開始下降，當(dāng)D1的負(fù)端電位開始下降到D1與Q3be結(jié)的壓降之和時Q3開始導(dǎo)通，Q2、Q4基極電位開始下降，Q3的柵極電壓也開始下降。

當(dāng)C1充電到ZD2的擊穿電壓時ZD2被擊穿，C1停止充電，降柵壓的過程也結(jié)束，柵極電壓被鉗位在一個固定的電平上。Q3的集電極電流也被降低到一個固定的水平上。

IGBT的過電流保護(hù)

IGBT的過電流保護(hù)是為了限制短路電流，將其控制在安全工作范圍內(nèi)，以防止IGBT損壞。當(dāng)上下電極同時導(dǎo)通時，電源電壓幾乎完全施加在開關(guān)上。在這種情況下，高短路電流可能導(dǎo)致器件損壞。

一種包含隔離光耦和過電流保護(hù)的IGBT驅(qū)動電路，如下圖所示。

1.隔離光耦（6N137）：高速隔離光耦6N137確保了輸入和輸出信號之間的電氣隔離，適用于高頻應(yīng)用。

2.驅(qū)動電路：采用推挽輸出配置，主要驅(qū)動電路降低輸出阻抗，增強(qiáng)了驅(qū)動能力，適用于高功率IGBT的驅(qū)動。

3.過電流保護(hù)：過電流保護(hù)電路依賴于集電極飽和。當(dāng)發(fā)生過電流時，IGBT被關(guān)閉。此保護(hù)機(jī)制涉及到組件，如V1、V3、V4、D1、R6、R7和V2，它們共同檢測和響應(yīng)過電流條件。

額外的雙向電壓穩(wěn)壓器（D3和D4）用于保護(hù)電源器件免受靜電放電。

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