將IGBT用于變換器時，應(yīng)采取保護(hù)措施以防損壞器件，常用的保護(hù)措施有：

（1） 通過檢出的過電流信號切斷門極控制信號，實現(xiàn)過電流保護(hù)；

（2） 利用緩沖電路抑制過電壓并限制du/dt；

（3） 利用溫度傳感器檢測IGBT的殼溫，當(dāng)超過允許溫度時主電路跳閘，實現(xiàn)過熱保護(hù)。

下面著重討論因短路而產(chǎn)生的過電流及其保護(hù)措施。

前已述及，IGBT由于寄生晶閘管的影響，當(dāng)流過IGBT的電流過大時，會產(chǎn)生不可控的擎住效應(yīng)。實際應(yīng)用中應(yīng)使IGBT的漏極電流不超過額定電流，以避免出現(xiàn)擎住現(xiàn)象。一旦主電路發(fā)生短路事故，IGBT由飽和導(dǎo)通區(qū)進(jìn)入放大區(qū)，集電極電流IC并未大幅度增加，但此時漏極電壓很高，IGBT的功耗很大。短路電流能持續(xù)的時間t則由漏極功耗所決定。這段時間與漏極電源電壓UDD、門極電壓UGS及結(jié)溫Tj密切相關(guān)。允許短路時間t和電源電壓UDD的關(guān)系曲線。測試電路和UGS、iD的波形，測試條件為：受試元件為50A/1000V的IGBT，RG為24Ω，Tj為25℃，UGS為15V。為允許短路時間與電源電壓的關(guān)系曲線，隨著電源電壓的增加，允許短路過電流時間t減小。在負(fù)載短路過程中，漏極電流iD也隨門極電壓+UGS的增加而增加，并使IGBT允許的短路時間縮短。由于允許的短路時間隨門極電壓的增加而減小。所以，在有短路過程的設(shè)備中，IGBT的+UGS應(yīng)選用所必須的zui小值。必須指出，在允許的短路時間內(nèi)，IGBT工作在放大區(qū)，漏極電流波形與門極輸入電壓波形很相似。

對IGBT的過電流保護(hù)可采用集射極電壓識別的方法，在正常工作時，IGBT的通態(tài)飽和電壓降Uon與集電極電流iC呈近似線性變化的關(guān)系，識別Uon的大小即可判斷IGBT集電極電流的大小。IGBT的結(jié)溫升高后，在大電流情況下通態(tài)飽和壓降增加，這種特性有利于過電流識別保護(hù)。集電極電壓與門極驅(qū)動信號相“與”后輸出過電流信號，將此過電流信號反饋至主控電路切斷門極信號，以保護(hù)IGBT不受損壞。具體應(yīng)用中尚須注意以下兩個問題。

（1） 識別時間。從識別出過電流信號至切斷門極信號的這段時間必須小于IGBT允許短路過電流的時間。前已述及，IGBT對短路電流的承受能力與其飽和管壓降的大小和門極驅(qū)動電壓UGS的大小有很大關(guān)系。飽和壓降越大，短路承受能力越強(qiáng)；UGS越小，短路承受能力也越強(qiáng)。對于飽和壓降為2~3V的IGBT，當(dāng)UGS=15V時，其短路承受能力僅為5μs。為了有效保護(hù)IGBT，保護(hù)電路必須在2μs內(nèi)動作，這樣短的反應(yīng)時間往往使用保護(hù)電路很難區(qū)分究竟是真短路還是“假短路”（例如續(xù)流二極管反向恢復(fù)過程，其時間就在1~2μs之間），這就對整個系統(tǒng)的可靠性帶來不利的影響。為此不僅應(yīng)采取快速光耦合器件VL及快速傳送電路，而且有必要利用降低門極電壓增加IGBT承受短路的能力這一特性。當(dāng)UGS由15V降至10V時，其短路承受能力則由5μs增至15μs。這樣，保護(hù)電路動作就可以延長10μs。這時如果短路仍存在，則認(rèn)為是真短路，*關(guān)斷IGBT；如果短路消失，就是“假短路”，就把UGS由10V恢復(fù)到正常值15V，從而既可有效保護(hù)IGBT，又不誤動作。

（2） 保護(hù)時的關(guān)斷速度問題。由于IGBT過流時電流幅值很大，加之IGBT關(guān)斷速度很快，如果按正常時的關(guān)斷速度，就會造成Ldi/dt過大，形成很高的尖峰電壓，極易損壞IGBT和設(shè)備中的其他元器件；因此有必要讓IGBT在允許的短路時間內(nèi)采取措施使IGBT進(jìn)行“慢速關(guān)斷”。當(dāng)檢測到真短路時，驅(qū)動電路在關(guān)斷IGBT時，必須讓門極電壓較慢地由15V下降， T3平時是導(dǎo)通的，電阻R1不被引入；一旦需要慢速切斷，則T3管截止，IGBT輸入電容通過RG、R1放電，時間常數(shù)加大，放電速度降低。20世紀(jì)80年代末，IGBT開始向智能功率模塊發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展到第三代。各代的內(nèi)置功能如下。

*代包括：①連接功率器件和控制電壓的接口電路；②過電流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路。

第二代包括：①*代的內(nèi)置功能；②上、下支路的信號分配電路（防上、下支路間短路）；③電路用電源。

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