IGBT驅(qū)動(dòng)及保護(hù)設(shè)計(jì).doc

IGBT模塊驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)1 引言IGBT是MOSFET與雙極晶體管的復(fù)合器件。它既有MOSFET易驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，又具有功率晶體管電壓、電流容量大等優(yōu)點(diǎn)。其頻率特性介于MOSFET與功率晶體管之間，可正常工作于幾十kHz頻率范圍內(nèi)，故在較高頻率的大、中功率應(yīng)用中占據(jù)了主導(dǎo)地位。IGBT 是電壓控制型器件，在它的柵極和發(fā)射極間施加十幾V的直流電壓，只有A級(jí)的漏電流流過(guò)，基本上不消耗功率。但I(xiàn)GBT的柵極和發(fā)射極間存在著較大的寄生電容（幾千至上萬(wàn)pF），在驅(qū)動(dòng)脈沖電壓的上升及下降沿需要提供數(shù)A的充放電電流，才能滿足開通和關(guān)斷的動(dòng)態(tài)要求，這使得它的驅(qū)動(dòng)電路也必須輸出一定的峰 值電流。 IGBT作為一種大功率的復(fù)合器件，存在著過(guò)流時(shí)可能發(fā)生鎖定現(xiàn)象而造成損壞的問(wèn)題。在過(guò)流時(shí)如采用一般的速度封鎖柵極電壓，過(guò)高的電流變化率會(huì)引起過(guò)電壓，為此需要采用軟關(guān)斷技術(shù)，因而掌握好IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)特性是十分必要的。2 柵極特性 IGBT的柵極通過(guò)一層氧化膜與發(fā)射極實(shí)現(xiàn)電隔離。由于此氧化膜很薄，其擊穿電壓一般只能達(dá)到2030V，因此柵極擊穿是IGBT失效的常見原因之一。在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動(dòng)電壓沒(méi)有超過(guò)柵極最大額定電壓，但柵極連線的寄生電感和柵極集電極間的電容耦合，也會(huì)產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。為此，通常采用絞線來(lái)傳送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以減小寄生電感。在柵極連線中串聯(lián)小電阻也可以抑制振蕩電壓。 由于IGBT的柵極發(fā)射極和柵極集電極間存在著分布電容Cge和Cgc，以及發(fā)射極驅(qū)動(dòng)電路中存在有分布電感Le，這些分布參數(shù)的影響，使得IGBT 的實(shí)際驅(qū)動(dòng)波形與理想驅(qū)動(dòng)波形不完全相同，并產(chǎn)生了不利于IGBT開通和關(guān)斷的因素。這可以用帶續(xù)流二極管的電感負(fù)載電路（見圖1）得到驗(yàn)證。 (a)等 效 電 路 (b)開 通 波 形 圖1 IGBT開關(guān)等效電路和開通波形在t0時(shí)刻，柵極驅(qū)動(dòng)電壓開始上升，此時(shí)影響柵極電壓uge上升斜率的主要因素只有Rg和Cge，柵極電壓上升較快。在t1時(shí)刻達(dá)到IGBT的柵極門檻值，集電極電流開始上升。從此時(shí)開始有2個(gè)原因?qū)е聈ge波形偏離原有的軌跡。 首先，發(fā)射極電路中的分布電感Le上的感應(yīng)電壓隨著集電極電流ic的增加而加大，從而削弱了柵極驅(qū)動(dòng)電壓，并且降低了柵極發(fā)射極間的uge的上升率，減緩了集電極電流的增長(zhǎng)。 其次，另一個(gè)影響柵極驅(qū)動(dòng)電路電壓的因素是柵極集電極電容Cgc的密勒效應(yīng)。t2時(shí)刻，集電極電流達(dá)到最大值，進(jìn)而柵極集電極間電容Cgc開始放電，在驅(qū)動(dòng)電路中增加了Cgc的容性電流，使得在驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻抗上的壓降增加，也削弱了柵極驅(qū)動(dòng)電壓。顯然，柵極驅(qū)動(dòng)電路的阻抗越低，這種效應(yīng)越弱，此效應(yīng)一 直維持到t3時(shí)刻，uce降到零為止。它的影響同樣減緩了IGBT的開通過(guò)程。在t3時(shí)刻后，ic達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，影響柵極電壓uge的因素消失后，uge以 較快的上升率達(dá)到最大值。 由圖1波形可看出，由于Le和Cgc的存在，在IGBT的實(shí)際運(yùn)行中uge的上升速率減緩了許多，這種阻礙驅(qū)動(dòng)電壓上升的效應(yīng)，表現(xiàn)為對(duì)集電極電流上升及開通過(guò)程的阻礙。為了減緩此效應(yīng)，應(yīng)使IGBT模塊的Le和Cgc及柵極驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)阻盡量小，以獲得較快的開通速度。IGBT關(guān)斷時(shí)的波形如圖 2所示。t0時(shí)刻?hào)艠O驅(qū)動(dòng)電壓開始下降，在t1時(shí)刻達(dá)到剛能維持集電極正常工作電流的水平，IGBT進(jìn)入線性工作區(qū)，uce開始上升，此時(shí)，柵極集電極 間電容Cgc的密勒效應(yīng)支配著uce的上升，因Cgc耦合充電作用，uge在t1t2期間基本不變，在t2時(shí)刻uge和ic開始以柵極發(fā)射極間固有阻抗所決定的速度下降，在t3時(shí)uge及ic均降為零，關(guān)斷結(jié)束。 圖2 IGBT關(guān)斷時(shí)的波形 由圖2可看出，由于電容Cgc的存在，使得IGBT的關(guān)斷過(guò)程也延長(zhǎng)了許多。為了減小此影響，一方面應(yīng)選擇Cgc較小的IGBT器件；另一方面應(yīng)減小驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)阻抗，使流入Cgc的充電電流增加，加快了uce的上升速度。 在實(shí)際應(yīng)用中，IGBT的uge幅值也影響著飽和導(dǎo)通壓降：uge增加，飽和導(dǎo)通電壓將減小。由于飽和導(dǎo)通電壓是IGBT發(fā)熱的主要原因之一，因此必須盡量減小。通常uge為1518V，若過(guò)高，容易造成柵極擊穿。一般取15V。IGBT關(guān)斷時(shí)給其柵極發(fā)射極加一定的負(fù)偏壓有利于提高IGBT的抗干擾能力，通常取510V。3柵極串聯(lián)電阻對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)波形的影響 柵極驅(qū)動(dòng)電壓的上升、下降速率對(duì)IGBT開通關(guān)斷過(guò)程有著較大的影響。IGBT的MOS溝道受柵極電壓的直接控制，而MOSFET部分的漏極電流控制著雙極部分的柵極電流，使得IGBT的開通特性主要決定于它的MOSFET部分，所以IGBT的開通受柵極驅(qū)動(dòng)波形的影響較大。IGBT的關(guān)斷特性主要取決于內(nèi)部少子的復(fù)合速率，少子的復(fù)合受MOSFET的關(guān)斷影響，所以柵極驅(qū)動(dòng)對(duì)IGBT的關(guān)斷也有影響。 在高頻應(yīng)用時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓的上升、下降速率應(yīng)快一些，以提高IGBT開關(guān)速率降低損耗。 在正常狀態(tài)下IGBT開通越快，損耗越小。但在開通過(guò)程中如有續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和吸收電容的放電電流，則開通越快，IGBT承受的峰值電流越大， 越容易導(dǎo)致IGBT損害。此時(shí)應(yīng)降低柵極驅(qū)動(dòng)電壓的上升速率，即增加?xùn)艠O串聯(lián)電阻的阻值，抑制該電流的峰值。其代價(jià)是較大的開通損耗。利用此技術(shù)，開通過(guò)程的電流峰值可以控制在任意值。 由以上分析可知，柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻抗對(duì)IGBT的開通過(guò)程影響較大，而對(duì)關(guān)斷過(guò)程影響小一些，串聯(lián)電阻小有利于加快關(guān)斷速率，減小關(guān)斷損耗，但過(guò)小會(huì)造成di/dt過(guò)大，產(chǎn)生較大的集電極電壓尖峰。因此對(duì)串聯(lián)電阻要根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求進(jìn)行 全面綜合的考慮。柵極電阻對(duì)驅(qū)動(dòng)脈沖的波形也有影響。電阻值過(guò)小時(shí)會(huì)造成脈沖振蕩，過(guò)大時(shí)脈沖波形的前后沿會(huì)發(fā)生延遲和變緩。IGBT的柵極輸入電容Cge隨著其額定電流容量的增加而增大。為了保持相同的驅(qū)動(dòng)脈沖前后沿速率，對(duì)于電流容量大的IGBT器件，應(yīng)提供較大的前后沿充電電流。為此，柵極串聯(lián)電阻的電阻值應(yīng)隨著IGBT電流容量的增加而減小。4IGBT的驅(qū)動(dòng)電路 IGBT的驅(qū)動(dòng)電路必須具備2個(gè)功能：1 是實(shí)現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動(dòng)IGBT柵極的電隔離；2 是提供合適的柵極驅(qū)動(dòng)脈沖。實(shí)現(xiàn)電隔離可采用脈沖變壓器、微分變壓器及光電耦合器。 圖3 由分立元器件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路 圖3為采用光耦合器等分立元器件構(gòu)成的IGBT驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)輸入控制信號(hào)時(shí)，光耦VLC導(dǎo)通，晶體管V2截止，V3導(dǎo)通輸出15V驅(qū)動(dòng)電壓。當(dāng)輸入控制 信號(hào)為零時(shí)，VLC截止，V2、V4導(dǎo)通，輸出10V電壓。15V和10V電源需靠近驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路輸出端及電源地端至IGBT柵極和發(fā)射極的 引線應(yīng)采用雙絞線，長(zhǎng)度最好不超過(guò)0.5m。 圖4 由集成電路TLP250構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器 圖4為由集成電路TLP250構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器。TLP250內(nèi)置光耦的隔離電壓可達(dá)2500V，上升和下降時(shí)間均小于0.5s，輸出電流達(dá)0.5A，可直 接驅(qū)動(dòng)50A/1200V以內(nèi)的IGBT。外加推挽放大晶體管后，可驅(qū)動(dòng)電流容量更大的IGBT。TLP250構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器體積小，價(jià)格便宜，是不帶過(guò)流 保護(hù)的IGBT驅(qū)動(dòng)器中較理想的選擇。5IGBT的過(guò)流保護(hù) IGBT的過(guò)流保護(hù)電路可分為2類：一類是低倍數(shù)的（1.21.5倍）的過(guò)載保護(hù)；一類是高倍數(shù)（可達(dá)810倍）的短路保護(hù)。 對(duì)于過(guò)載保護(hù)不必快速響應(yīng)，可采用集中式保護(hù)，即檢測(cè)輸入端或直流環(huán)節(jié)的總電流，當(dāng)此電流超過(guò)設(shè)定值后比較器翻轉(zhuǎn)，封鎖所有IGBT驅(qū)動(dòng)器的輸入脈沖，使輸出電流降為零。這種過(guò)載電流保護(hù)，一旦動(dòng)作后，要通過(guò)復(fù)位才能恢復(fù)正常工作。 IGBT能承受很短時(shí)間的短路電流，能承受短路電流的時(shí)間與該IGBT的導(dǎo)通飽和壓降有關(guān)，隨著飽和導(dǎo)通壓降的增加而延長(zhǎng)。如飽和壓降小于2V的IGBT 允許承受的短路時(shí)間小于5s，而飽和壓降3V的IGBT允許承受的短路時(shí)間可達(dá)15s，45V時(shí)可達(dá)30s以上。存在以上關(guān)系是由于隨著飽和導(dǎo)通 壓降的降低，IGBT的阻抗也降低，短路電流同時(shí)增大，短路時(shí)的功耗隨著電流的平方加大，造成承受短路的時(shí)間迅速減小。 通常采取的保護(hù)措施有軟關(guān)斷和降柵壓2種。軟關(guān)斷指在過(guò)流和短路時(shí)，直接關(guān)斷IGBT。但是，軟關(guān)斷抗騷擾能力差，一旦檢測(cè)到過(guò)流信號(hào)就關(guān)斷，很容易發(fā)生 誤動(dòng)作。為增加保護(hù)電路的抗騷擾能力，可在故障信號(hào)與啟動(dòng)保護(hù)電路之間加一延時(shí)，不過(guò)故障電流會(huì)在這個(gè)延時(shí)內(nèi)急劇上升，大大增加了功率損耗，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致 器件的di/dt增大。所以往往是保護(hù)電路啟動(dòng)了，器件仍然壞了。 降柵壓旨在檢測(cè)到器件過(guò)流時(shí)，馬上降低柵壓，但器件仍維持導(dǎo)通。降柵壓后設(shè)有固定延時(shí)，故障電流在這一延時(shí)期內(nèi)被限制在一較小值，則降低了故障時(shí)器件的功 耗，延長(zhǎng)了器件抗短路的時(shí)間，而且能夠降低器件關(guān)斷時(shí)的di/dt，對(duì)器件保護(hù)十分有利。若延時(shí)后故障信號(hào)依然存在，則關(guān)斷器件，若故障信號(hào)消失，驅(qū)動(dòng)電 路可自動(dòng)恢復(fù)正常的工作狀態(tài)，因而大大增強(qiáng)了抗騷擾能力。 上述降柵壓的方法只考慮了柵壓與短路電流大小的關(guān)系，而在實(shí)際過(guò)程中，降柵壓的速度也是一個(gè)重要因素，它直接決定了故障電流下降的di/dt。慢降柵壓技 術(shù)就是通過(guò)限制降柵壓的速度來(lái)控制故障電流的下降速率，從而抑制器件的dv/dt和uce的峰值。圖5給出了實(shí)現(xiàn)慢降柵壓的具體電路。 圖5 實(shí)現(xiàn)慢降柵壓的電路正常工作時(shí)，因故障檢測(cè)二極管VD1的導(dǎo)通，將a點(diǎn)的電壓鉗位在穩(wěn)壓二極管VZ1的擊穿電壓以下，晶體管VT1始終保持截止?fàn)顟B(tài)。V1通過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻Rg 正常開通和關(guān)斷。電容C2為硬開關(guān)應(yīng)用場(chǎng)合提供一很小的延時(shí)，使得V1開通時(shí)uce有一定的時(shí)間從高電壓降到通態(tài)壓降，而不使保護(hù)電路動(dòng)作。 當(dāng)電路發(fā)生過(guò)流和短路故障時(shí)，V1上的uce上升，a點(diǎn)電壓隨之上升，到一定值時(shí)，VZ1擊穿，VT1開通，b點(diǎn)電壓下降，電容C1通過(guò)電阻R1充電，電 容電壓從零開始上升，當(dāng)電容電壓上升到約1.4V時(shí)，晶體管VT2開通，柵極電壓uge隨電容電壓的上升而下降，通過(guò)調(diào)節(jié)C1的數(shù)值，可控制電容的充電速 度，進(jìn)而控制uge的下降速度；當(dāng)電容電壓上升到穩(wěn)壓二極管VZ2的擊穿電壓時(shí)，VZ2擊穿，uge被鉗位在一固定的數(shù)值上，慢降柵壓過(guò)程結(jié)束，同時(shí)驅(qū)動(dòng) 電路通過(guò)光耦輸出過(guò)流信號(hào)。如果在延時(shí)過(guò)程中，故障信號(hào)消失了，則a點(diǎn)電壓降低，VT1恢復(fù)截止，C1通過(guò)R2放電，d點(diǎn)電壓升高，VT2也恢復(fù)截止， uge上升，電路恢復(fù)正常工作狀態(tài)。6IGBT開關(guān)過(guò)程中的過(guò)電壓 關(guān)斷IGBT時(shí)，它的集電極電流的下降率較高，尤其是在短路故障的情況下，如不采取軟關(guān)斷措施，它的臨界電流下降率將達(dá)到數(shù)kA/s。極高的電流下降率 將會(huì)在主電路的分布電感上感應(yīng)出較高的過(guò)電壓，導(dǎo)致IGBT關(guān)斷時(shí)將會(huì)使其電流電壓的運(yùn)行軌跡超出它的安全工作區(qū)而損壞。所以從關(guān)斷的角度考慮，希望主電 路的電感和電流下降率越小越好。但對(duì)于IGBT的開通來(lái)說(shuō)，集電極電路的電感有利于抑制續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流和電容器充放電造成的峰值電流，能減小開 通損耗，承受較高的開通電流上升率。一般情況下IGBT開關(guān)電路的集電極不需要串聯(lián)電感，其開通損耗可以通過(guò)改善柵極驅(qū)動(dòng)條件來(lái)加以控制。7IGBT的關(guān)斷緩沖吸收電路 為了使IGBT關(guān)斷過(guò)電壓能得到有效的抑制并減小關(guān)斷損耗，通常都需要給IGBT主電路設(shè)置關(guān)斷緩沖吸收電路。IGBT的關(guān)斷緩沖吸收電路分為充放電型和放電阻止型。充放電型有RC吸收和RCD吸收2種。如圖6所示。 (a)RC型 (b)RCD型圖6 充放電型IGBT緩沖吸收電路RC吸收電路因電容C的充電電流在電阻R上產(chǎn)生壓降，還會(huì)造成過(guò)沖電壓。RCD電路因用二極管旁路了電阻上的充電電流，從而克服了過(guò)沖電壓。 (a)LC型 (b)RLCD型 (c)RLCD型圖7 三種放電阻止型吸收電路 圖7是三種放電阻止型吸收電路。放電阻止型緩沖電路中吸收電容Cs的放電電壓為電源電壓，每次關(guān)斷前，Cs僅將上次關(guān)斷電壓的過(guò)沖部分能量回饋到電源，減 小了吸收電路的功耗。因電容電壓在IGBT關(guān)斷時(shí)從電源電壓開始上升，它的過(guò)電壓吸收能力不如RCD型充放電型。從吸收過(guò)電壓的能力來(lái)說(shuō)，放電阻止型吸收效果稍差，但能量損耗較小。對(duì)緩沖吸收電路的要求是：1 盡量減小主電路的布線電感La；2 吸收電容應(yīng)采用低感吸收電容，它的引線應(yīng)盡量短，最好直接接在IGBT的端子上；3 吸收二極管應(yīng)選用快開通和快軟恢復(fù)二極管，以免產(chǎn)生開通過(guò)電壓和反向恢復(fù)引起較大的振蕩過(guò)電壓。8結(jié)語(yǔ)本文對(duì)IGBT的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意幾點(diǎn)事項(xiàng)：1 IGBT由于有集電極柵極寄生電容的密勒效應(yīng)影響，能引起意外的電壓尖峰損害，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)讓柵極電路的阻抗足夠低以盡量消除其負(fù)面影響。2 柵極串聯(lián)電阻和驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)阻抗對(duì)IGBT的開通過(guò)程及驅(qū)動(dòng)脈沖的波形都有很大影響。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。3 應(yīng)采用慢降柵壓技術(shù)來(lái)控制故障電流的下降速率，從而抑制器件的dv/dt和uce的峰值，達(dá)到短路保護(hù)的目的。4 在工作電流較大的情況下，為了減小關(guān)斷過(guò)電壓，應(yīng)盡量減小主電路的布線電感，吸收電容器應(yīng)采用低感型?！驹瓌?chuàng)】逆變H橋IGBT單管驅(qū)動(dòng)+保護(hù)詳解 這幾天沉下心來(lái)專門給逆變器的后級(jí)，也就是大家熟悉的H橋電路換上了IGBT管子，用來(lái)深入了解相關(guān)的特性。大家都知道，IGBT單管相當(dāng)?shù)拇嗳?，同樣電流容量的IGBT單管，比同樣電流容量的MOSFET脆弱多了，也就是說(shuō)，在逆變H橋里頭，MOSFET上去沒(méi)有問(wèn)題，但是IGBT上去，可能開機(jī)帶載就炸了。這一點(diǎn)很多人估計(jì)都深有體會(huì)。當(dāng)時(shí)我看到做魚機(jī)的哥們用FGH25N120AND這個(gè)，反映很容易就燒了，當(dāng)時(shí)不以為然。只到我在工作中遇到，一定要使用IGBT的時(shí)候，我才發(fā)現(xiàn)我錯(cuò)了，當(dāng)初我非常天真的認(rèn)為，一個(gè)IRFP460,20A/500V的MOSFET，我用個(gè)SGH40N60UFD 40A/600V的IGBT上去怎么樣也不會(huì)炸的吧，實(shí)際情況卻是，帶載之后，突然加負(fù)載和撤銷負(fù)載，幾次下來(lái)就炸了，我以為是電路沒(méi)有焊接好，然后同樣的換上去，照樣炸掉，這樣白白浪費(fèi)了好多IGBT。后來(lái)發(fā)現(xiàn)一些規(guī)律，就是采用峰值電流保護(hù)的措施就能讓IGBT不會(huì)炸，下面我就會(huì)將這些東西一起詳細(xì)的說(shuō)一說(shuō)，說(shuō)的不好請(qǐng)大家見諒，這個(gè)帖子會(huì)慢慢更新，也希望高手們多多提出意見。我們將這個(gè)問(wèn)題看出幾個(gè)部分來(lái)解決：1，驅(qū)動(dòng)電路；2，電流采集電路；3，保護(hù)機(jī)制； 一、驅(qū)動(dòng)電路這次采用的IGBT為IXYS的，IXGH48N60B3D1，詳細(xì)規(guī)格書如下：IXGH48N60B3D1 驅(qū)動(dòng)電路如下： 這是一個(gè)非常典型的應(yīng)用電路，完全可以用于IGBT或者M(jìn)OSFET，但是也有些不一樣的地方。1，有負(fù)壓產(chǎn)生電路，2，隔離驅(qū)動(dòng)，3，單獨(dú)電源供電。首先我們來(lái)總體看看，這個(gè)電路沒(méi)有保護(hù)，用在逆變上100%炸，但是我們可以將這個(gè)電路的實(shí)質(zhì)摸清楚。先講講重點(diǎn)：1：驅(qū)動(dòng)電阻R2，這個(gè)在驅(qū)動(dòng)里頭非常重要，圖上還有D1配合關(guān)閉的時(shí)候，讓IGBT的CGE快速的放電，實(shí)際上看需要，這個(gè)D1也可以不要，也可以在D1回路里頭串聯(lián)一個(gè)電阻做0FF關(guān)閉時(shí)候的柵極電阻。下面發(fā)幾個(gè)波形照片，不同的柵極電阻，和高壓HV+400V共同產(chǎn)生作用的時(shí)候，上下2個(gè)IGBT柵極的實(shí)際情況。 上面的圖，是在取消負(fù)壓的時(shí)候，上下2管之間的柵極波形，柵極電阻都是在10R情況下。上面的圖是在不加DC400V情況下測(cè)量2管G極波形，下圖是在DC400V情況下，2管的柵極波形。為何第二個(gè)圖會(huì)有一個(gè)尖峰呢。這個(gè)要從IGBT的內(nèi)部情況說(shuō)起，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，IGBT的GE上有一個(gè)寄生的電容，它和另外的CGC一個(gè)寄生電容共同組成一個(gè)水池子，那就是QG，其實(shí)這個(gè)和MOSFET也很像的。那么在來(lái)看看為何400V加上去，就會(huì)在下管上的G級(jí)上產(chǎn)生尖峰。借花獻(xiàn)佛，抓個(gè)圖片來(lái)說(shuō)明： 如上圖所示，當(dāng)上管開通的時(shí)候，此時(shí)是截止的，由于上管開通的時(shí)候，這個(gè)時(shí)候要引入DV/DT的概念，這個(gè)比較抽象，先不管它，簡(jiǎn)單通俗的說(shuō)就是上管開通的時(shí)候，上管等效為直通了，+DC400V電壓立馬加入到下管的C級(jí)上，這么高的電壓立刻從IGBT的寄生電容上通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流，這個(gè)感應(yīng)電流上圖有公式計(jì)算，這個(gè)電流在RG電阻和驅(qū)動(dòng)內(nèi)阻的共同作用下，在下管的柵極上構(gòu)成一個(gè)尖峰電壓，如上面那個(gè)示波器的截圖所示。到目前為止，沒(méi)有引入米勒電容的概念，理解了這些，然后對(duì)著規(guī)格書一看，米勒電容是什么，對(duì)電路有何影響，就容易理解多了。 這個(gè)尖峰有許多壞處，從上面示波器截圖可以看出來(lái)，在尖峰時(shí)刻，下管實(shí)際上已經(jīng)到7V電壓了，也就是說(shuō)，在尖峰的這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，上下2個(gè)管子是共同導(dǎo)通的。下管的導(dǎo)通時(shí)間短，但是由于有TON的時(shí)間關(guān)系在里面，所以這個(gè)電流不會(huì)太大。管子不會(huì)炸，但是會(huì)發(fā)熱，隨著傳輸?shù)墓β试酱?，這個(gè)情況會(huì)更加嚴(yán)重，大大影響效率。本來(lái)是要發(fā)出加入負(fù)壓之后波形照片，負(fù)壓可以使這個(gè)尖峰在安全的電平范圍內(nèi)。示波器需要U盤導(dǎo)出位圖，這樣清晰，今天發(fā)懶沒(méi)有模儀器了，后面再去補(bǔ)上去。二，電流采集電路說(shuō)到這一步，就是離保護(hù)不遠(yuǎn)了，我的經(jīng)驗(yàn)就是電流采集速度要很快，這樣才能在過(guò)流或短路的時(shí)候迅速告訴后面的電路-，這里出問(wèn)題了。讓IGBT迅速安全的關(guān)閉。這個(gè)電路該如何實(shí)現(xiàn)呢？對(duì)于逆變電路，我們可以直接用電阻采樣，也可以用VCE管壓降探測(cè)方式。管壓降探測(cè)這個(gè)論壇里有多次討論出現(xiàn)過(guò)，但是都沒(méi)有一個(gè)真正能用，真正實(shí)際應(yīng)用過(guò)，測(cè)試過(guò)的電路（專用驅(qū)動(dòng)芯片例外），這是因?yàn)槊糠N實(shí)際應(yīng)用的參數(shù)大不一樣，比如IGBT參數(shù)不同，需要調(diào)整的參數(shù)很多，需要一定的經(jīng)驗(yàn)做調(diào)整。我們可以從最簡(jiǎn)單的方式入手，采用電阻檢測(cè)這個(gè)電流，短路來(lái)了，可以在電阻上產(chǎn)生壓降，用比較器和這個(gè)電壓進(jìn)行比較，得出最終是否有過(guò)流或者短路信號(hào)。用這個(gè)圖就可以了，因?yàn)樵矸浅：?jiǎn)單，就一個(gè)比較的作用，大家實(shí)現(xiàn)起來(lái)會(huì)非常容易，沒(méi)有多少參數(shù)可以調(diào)整的。 上圖是采樣H橋?qū)Φ氐碾娏鳎e個(gè)例子：如果IGBT是40A，我們可以采取2倍左右的峰值電流，也就是80A，對(duì)應(yīng)上圖，RS為0.01R,如果流入超過(guò)80A脈沖電流那么在該電阻上產(chǎn)生0.01R*80A=0.8V電壓，此電壓經(jīng)過(guò)R11，C6消隱之后到比較器的+端，與來(lái)自-端的基準(zhǔn)電壓相比較，圖上的-端參考電阻設(shè)置不對(duì)，實(shí)際中請(qǐng)另外計(jì)算，本例可以分別采用5.1K和1K電阻分壓變成0.81V左右到-端，此時(shí)如果采樣電阻RS上的電壓超過(guò)0.8V以上，比較器立即翻轉(zhuǎn)，輸出SD 5V電平到外部的電路中。這個(gè)變化的電平信號(hào)就是我們后面接下來(lái)需要使用的是否短路過(guò)流的信號(hào)了。有了這個(gè)信號(hào)了，那我們?nèi)绾侮P(guān)閉IGBT呢？我們可以看情形是否采取軟關(guān)閉，也可以采取直接硬關(guān)閉。采取軟關(guān)閉，可以有效防止在關(guān)閉的瞬間造成電路的電壓升高的情況，關(guān)閉特性非常軟，很溫柔，非常適合于高壓大功率的驅(qū)動(dòng)電路。如果采取硬關(guān)閉，可能會(huì)造成高壓DC上的電壓過(guò)沖，比如第一圖中的DC400V高壓可能變成瞬間變成DC6