IGBT驅動電路保護設計（適用于MOS管）-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-05-30
IGBT的理想等效電路及實際等效電路如下圖所示：
IGBT是由一個N溝道的MOS管FET和一個PNP型GTR組成，以GTR為主導器件，MOS管為驅動器件。GiantTransistor-GTR電力晶體管。這也導致其性能上與MOS管有所差異。
注意區域的劃分與MOS管不一樣，從其結構原理區理解，下圖中1為截止區，2為線性區（退飽和區），3為飽和區（電壓飽和），4位雪崩擊穿區。開關狀態工作在飽和區和截止區。
短路保護
短路有兩種，直通短路（短路電流迅速上升，迅速進入退飽和區）和負載短路（短路電流逐漸上升）。
區分：IGBT退飽和區類似與MOS管的恒流區，期望工作在飽和區，在退飽和區其損耗會成倍增加。
什么情況下IGBT會進入退飽和狀態？--退飽和一般發生在器件短路時。
假如有一種工況，Ic持續增大，當大到一定程度，這個時候Vce增加很快，但Ic上升速率變慢，IGBT便進入了退飽和區，即紅色方框右邊的區域，這個區域有兩個顯著的特點：Vce和Ic的乘積非常大，也就是損耗功率很大，往往超過10us就會燒壞，很危險；飽和區電流與Vge成正相關，即Vge大的話，進入飽和區的電流也會大一點，下圖也可以看出來。
當發生短路直通時，電流急劇增加導致IGBT會迅速進入退飽和區，其兩端的電壓VCE會迅速達到直流母線電壓；而流過IGBT的電流IC，會達到額定電流的4倍甚至更多，取決于IGBT的類型及門極電壓。
這時，IGBT所消耗的功率，會瞬時達到兆瓦級。如果不能在很短的時間內減小短路電流，IGBT會因為芯片過熱而燒毀。
然而，如果短路時的關斷速度像正常關斷一樣快，會產生很大的di/dt，由于寄生電感的存在，該di/dt會在IGBT兩端帶來很大的電壓尖峰，使得IGBT過壓擊穿。
為了解決短路時巨大的關斷尖峰，可引入了軟關斷技術。在IGBT發生短路直通時，在保證短路時間不超過10us的前提下，通過緩慢的降低門極電壓VGE，既保證了IGBT芯片不會因為過溫燒毀，也有效降低了di/dt，避免了關斷時的電壓尖峰，保證了IGBT的安全。
上圖左邊發生短路，右邊軟關斷。粉紅色為Vce，藍色為Vge，綠色為Ic；
圖中Vce沒有降到0，說明IGBT未完全開通即進入退飽和，屬于第一種短路類型。
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