IGBT的過電壓保護(hù)

IGBT集-射極之間的瞬時(shí)過壓會(huì)對(duì)IGBT造成損壞，筆者采用箝位式吸收電路對(duì)瞬時(shí)過電壓進(jìn)行抑制。當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，由于二極管的作用，電容器的電荷不會(huì)被放掉，電容器電壓仍為電源電壓。IGBT關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流仍流過IGBT，直到IGBT集-射極之間電壓達(dá)到電源電壓，續(xù)流二極管導(dǎo)通。應(yīng)用該電路，可以使雜散電感中的能量通過二極管轉(zhuǎn)儲(chǔ)到吸收電容器中，而IGBT的集電極電位被箝位在電容電壓上，這樣就可以抑制IGBT集電極的尖峰電壓。吸收電容器的容值可以按公式（2）選取：

式中，L是引線電感;i是IGBT關(guān)斷時(shí)的電流;△U是吸收電容器上的電壓過沖。

當(dāng)吸收回路中的電容器電壓高于直流側(cè)電容器上的電壓時(shí)，通過電阻器向直流側(cè)電容器回送能量，一直到與直流側(cè)電容器的電壓相等。當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，線路電感在集電極和發(fā)射極二端產(chǎn)生很高的尖峰電壓，加上箝位式吸收電路以后，UCE被箝位在電容器電壓上，當(dāng)UCE高于電容器電壓時(shí)，線路電感的能量被轉(zhuǎn)移到吸收電容器上，當(dāng)尖峰電壓過去以后，吸收電容高于主電容的那部分電壓會(huì)由于能量回進(jìn)而達(dá)到與主電容相等。這樣就抑制了集-射極間的尖峰電壓。吸收電容越大，吸收效果越好。由于吸收電容器上過沖的能量大部分被送回到直流側(cè)電容，所以減小了電阻器的功耗。

消除IGBT集-柵極之間的du/dt

圖5所示為EXB841與IGBT柵-射極之間的連接電路原理圖。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路中的V4導(dǎo)通時(shí)，IGBT處于正常導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)V5導(dǎo)通時(shí)，IGBT柵-射極之間通過穩(wěn)壓管VZ2提供一個(gè)-5V電壓加在其兩端，使IGBT關(guān)斷，此時(shí)V5處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，穩(wěn)壓管VZ2處于反向偏置狀態(tài)。但由于集-柵極之間分布電容的影響，集-柵極之間的du/dt增大時(shí)，其通過分布電容形成的電流經(jīng)過，所以，要克服集-柵極之間的du/dt，確保穩(wěn)壓管不過壓，避免IGBT誤導(dǎo)通。克服du/dt的方法有二種：一是驅(qū)動(dòng)電路輸出與IGBT柵-射極之間的連線采用雙絞屏蔽電纜，屏蔽層接地，二是采用快速吸收電路吸收過電壓。

EXB841的過流保護(hù)功能擴(kuò)展

EXB841自身具有過流保護(hù)功能，其保護(hù)原理是利用IGBT的集電極通態(tài)飽和壓降與集電極電流呈近似線性關(guān)系。當(dāng)IGBT工作在正常狀態(tài)時(shí)，EXB841的6腳電位箝制在8V，內(nèi)部保護(hù)不動(dòng)作，當(dāng)IGBT因承受過流而退出飽和狀態(tài)時(shí)，IGBT集-射極間的電壓上升很多，與EXB84l的6引腳相連的快速二極管截止，EXB841的6引腳被懸空，內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作，輸出驅(qū)動(dòng)電壓慢慢下降，實(shí)現(xiàn)IGBT的軟關(guān)斷。

在實(shí)際應(yīng)用中，僅靠EXB841的6引腳檢測(cè)IG-BT集電極電壓來實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)并不足以有效地保護(hù)IGBT，因此有必要在主電路中加接霍爾電流傳感器來檢測(cè)電路中的過流，如圖6所示。過流發(fā)生后，檢測(cè)電路檢測(cè)到電流，延時(shí)8μs后信號(hào)還存在的話。封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)以關(guān)斷IGBT。在圖中，霍爾電流傳感器如果在主電路中檢測(cè)到過流信號(hào)，其中的PNP三極管將導(dǎo)通，同時(shí)，NPN三極管被截止，EXB841的6腳被懸空;當(dāng)沒有過流信號(hào)時(shí)，PNP三極管不導(dǎo)通，NPN三極管導(dǎo)通，此時(shí)電路等效于擴(kuò)展前的電路。