【导读】本文从过流保护、过压?；び牍缺；と龇矫?，论述了IGBT的相关问题，并从实际应用中总结出各种?；し椒ǎ庑┓椒ㄊ涤眯郧?，?；ばЧ?，是IGBT?；さ缏飞杓票乇钢丁?br />
IGBT（绝缘栅双极性晶体管）是一种用MOS来控制晶体管的新型电力电子器件，具有电压高、电流大、频率高、导通电阻小等特点，因而广泛应用在变频器的逆变电路中。但由于IGBT的耐过流能力与耐过压能力较差，一旦出现意外就会使它损坏。为此，必须但对IGBT进行相关?；?。
过流?；?br />
生产厂家对IGBT提供的安全工作区有严格的限制条件，且IGBT承受过电流的时间仅为几微秒（SCR、GTR等器件承受过流时间为几十微秒），耐过流量小，因此使用IGBT首要注意的是过流?；?。产生过流的原因大致有：晶体管或二极管损坏、控制与驱动电路故障或干扰等引起误动、输出线接错或绝缘损坏等形成短路、输出端对地短路与电机绝缘损坏、逆变桥的桥臂短路等。
对IGBT的过流检测?；し至街智榭觯?br />
（1） 驱动电路中无保护功能。这时在主电路中要设置过流检测器件。对于小容量变频器，一般是把电阻R直接串接在主电路中，如图1（a）所示，通过电阻两端的电压来反映电流的大小；对于大中容量变频器，因电流大，需用电流互感器TA（如霍尔传感器等）。电流互感器所接位置：一是像串电阻那样串接在主回路中，如图1（a）中的虚线所示；二是串接在每个IGBT上，如图1（b）所示。前者只用一个电流互感器检测流过IGBT的总电流，经济简单，但检测精度较差；后者直接反映每个IGBT的电流，测量精度高，但需6个电流互感器。过电流检测出来的电流信号，经光耦管向控制电路输出封锁信号，从而关断IGBT的触发，实现过流?；ぁ?
图1 ：IGBT的过流检测
（2） 驱动电路中设有?；すδ堋Ｈ缛毡居⒋锕镜腍R065、富士电机的EXB840～844、三菱公司的M57962L等，是集驱动与保护功能于一体的集成电路（称为混合驱动?？椋涞缌骷觳馐抢迷谀骋徽蛘ぱ?Uge下，正向导通管压降Uce（ON）与集电极电流Ie成正比的特性，通过检测Uce（ON）的大小来判断Ie的大小，产品的可靠性高。不同型号的混合驱动?？椋涫涑瞿芰?、开关速度与du/dt的承受能力不同，使用时要根据实际情况恰当选用。
由于混合驱动?？楸旧淼墓鞅；ち俳绲缪苟髦凳枪潭ǖ模ㄒ话阄?～10V），因而存在着一个与IGBT配合的问题。通常采用的方法是调整串联在 IGBT集电极与驱动?？橹涞亩躒的个数，如图2（a）所示，使这些二极管的通态压降之和等于或略大于驱动?？楣鞅；ざ鞯缪褂隝GBT的通态饱和压降Uce（ON）之差。
图2： 混合驱动?？橛隝GBT过流?；さ呐浜?/p>
上述用改变二极管的个数来调整过流?；ざ鞯愕姆椒?，虽然简单实用，但精度不高。这是因为每个二极管的通态压降为固定值，使得驱动?？橛隝GBT集电极c之间的电压不能连续可调。在实际工作中，改进方法有两种：
（1）改变二极管的型号与个数相结合。例如，IGBT的通态饱和压降为2.65V，驱动?？楣鞅；ち俳缍鞯缪怪滴?7.84V时，那么整个二极管上的通态压降之和应为7.84-2.65=5.19V，此时选用7个硅二极管与1个锗二极管串联，其通态压降之和为 0.7×7+0.3×1=5.20V（硅管视为0.7V，锗管视为0.3V），则能较好地实现配合（2）二极管与电阻相结合。由于二极管通态压降的差异性，上述改进方法很难精确设定IGBT过流保护的临界动作电压值 如果用电阻取代1～2个二极管，如图2（b），则可做到精确配合。
另外，由于同一桥臂上的两个IGBT的控制信号重叠或开关器件本身延时过长等原因，使上下两个IGBT直通，桥臂短路，此时电流的上升率和浪涌冲击电流都很大，极易损坏IGBT 为此，还可以设置桥臂互锁?；?，如图3所示。图中用两个与门对同一桥臂上的两个IGBT的驱动信号进行互锁，使每个IGBT的工作状态都互为另一个 IGBT驱动信号可否通过的制约条件，只有在一个IGBT被确认关断后，另一个IGBT才能导通，这样严格防止了臂桥短路引起过流情况的出现。
图3： IGBT桥臂直通短路保护
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过压?；?br />
IGBT在由导通状态关断时，电流Ic突然变小，由于电路中的杂散电感与负载电感的作用，将在IGBT的c、e两端产生很高的浪涌尖峰电压uce=L dic/dt，加之IGBT的耐过压能力较差，这样就会使IGBT击穿，因此，其过压?；ひ彩鞘种匾?。过压?；た梢源右韵录父龇矫娼校?br />
（1） 尽可能减少电路中的杂散电感。作为?？樯杓浦圃煺呃此担呕？槟诓拷峁梗ㄈ绮捎梅植愕缏贰⑺跣∮行Щ芈访婊龋?，减少寄生电感；作为使用者来说，要优化主电路结构（采用分层布线、尽量缩短联接线等），减少杂散电感。另外，在整个线路上多加一些低阻低感的退耦电容，进一步减少线路电感。所有这些，对于直接减少IGBT的关断过电压均有较好的效果。
（2） 采用吸收回路。吸收回路的作用是；当IGBT关断时，吸收电感中释放的能量，以降低关断过电压。常用的吸收回路有两种，如图4所示。其中（a）图为充放电吸收回路，（b）图为钳位式吸收回路。对于电路中元件的选用，在实际工作中，电容c选用高频低感圈绕聚乙烯或聚丙烯电容，也可选用陶瓷电容，容量为2 F左右。电容量选得大一些，对浪涌尖峰电压的抑制好一些，但过大会受到放电时间的限制。电阻R选用氧化膜无感电阻，其阻值的确定要满足放电时间明显小于主电路开关周期的要求，可按R≤T/6C计算，T为主电路的开关周期。二极管V应选用正向过渡电压低、逆向恢复时间短的软特性缓冲二极管。
（3） 适当增大栅极电阻Rg。实践证明，Rg增大，使IGBT的开关速度减慢，能明显减少开关过电压尖峰，但相应的增加了开关损耗，使IGBT发热增多，要配合进行过热?；?。Rg阻值的选择原则是：在开关损耗不太大的情况下，尽可能选用较大的电阻，实际工作中按Rg=3000/Ic 选取。
图4：吸收回路
除了上述减少c、e之间的过电压之外，为防止栅极电荷积累、栅源电压出现尖峰损坏 IGBT，可在g、e之间设置一些?；ぴ?，电路如图5所示。电阻R的作用是使栅极积累电荷泄放，其阻值可取4.7kΩ；两个反向串联的稳压二极管V1、 V2。是为了防止栅源电压尖峰损坏IGBT。
图5： 防栅极电荷积累与栅源电压尖峰的保护
过热?；?br />
IGBT 的损耗功率主要包括开关损耗和导通损耗，前者随开关频率的增高而增大，占整个损耗的主要部分；后者是IGBT控制的平均电流与电源电压的乘积。由于IGBT是大功率半导体器件，损耗功率使其发热较多（尤其是Rg选择偏大时），加之IGBT的结温不能超过125℃，不宜长期工作在较高温度下，因此要采取恰当的散热措施进行过热?；?。
散热一般是采用散热器（包括普通散热器与热管散热器），并可进行强迫风冷。散热器的结构设计应满足：Tj=P△（Rjc+Rcs+Rsa）《Tjm 式中Tj－IGBT的
工作结温
P△－损耗功率
Rjc－结－壳热阻vkZ电子资料网
Rcs－壳－散热器热阻
Rsa－散热器－环境热阻
Tjm－IGBT的最高结温
在实际工作中，我们采用普通散热器与强迫风冷相结合的措施，并在散热器上安装温度开关。当温度达到75℃～80℃时，通过 SG3525的关闭信号停止PMW 发送控制信号，从而使驱动器封锁IGBT的开关输出，并予以关断?；ぁ?br />
