IGBT过流和短路保护

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IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）驱动电路主要由三部分组成：信号隔离部分、驱动信号放大部分和保护电路。

信号隔离部分是将输入信号与输出信号进行隔离，防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生影响。

常用的信号隔离方法有变压器隔离、光电隔离和互感器隔离等。

其中，光电隔离是最常用的方法之一，它通过输入端的光电耦合器将电信号转换成光信号，通过光电隔离再将光信号转换为电信号输出。

这样可以有效防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生干扰，提高系统的稳定性和可靠性。

驱动信号放大部分是将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制IGBT的导通和关断。

驱动信号放大部分一般采用功放电路，常用的放大器有晶体管放大器和运放放大器。

通过合理选择放大器的工作点和增益，可以将输入信号进行适当放大，提高系统的灵敏度和响应速度，以确保IGBT的正常工作。

保护电路是为了保护IGBT免受电路中的过电流、过电压等异常情况的损害而设计的。

保护电路一般包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等功能。

过流保护通过在电路中增加电流传感器来检测电流的变化，一旦电流超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。

过压保护通过在电路中增加电压传感器来检测电压的变化，一旦电压超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。

过温保护通过在IGBT芯片上增加温度传感器来检测芯片温度的变化，一旦温度超过设定值就会触发保护，例如通过减小驱动信号的幅度来降低功耗和温度。

短路保护通过在电路中增加短路检测电路，一旦检测到短路就会触发保护，例如通过立即切断电源来防止IGBT损坏。

总之，IGBT驱动电路的原理是通过信号隔离部分将输入信号与输出信号进行隔离，通过驱动信号放大部分将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制其导通和关断。

同时，通过保护电路对IGBT进行多重防护，保证其在电路异常情况下的正常工作，提高系统的可靠性和稳定性。

igbt的驱动芯片

igbt的驱动芯片IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种高效能的功率半导体开关器件，广泛应用于电力电子领域。

为了正常工作，IGBT需要一个专门的驱动芯片来提供电源和控制信号。

本文将详细介绍IGBT驱动芯片的功能，特性以及应用。

首先，IGBT驱动芯片的主要功能是提供高电流和高速的驱动信号，以确保IGBT能够正常工作。

IGBT通常需要较大的驱动电流来克服其内部电容的充放电时间，从而实现快速开关。

因此，驱动芯片必须能够提供足够的电流来保证IGBT可靠地打开和关闭。

同时，驱动芯片还需要提供恰当的电源电压，以确保IGBT的正常工作。

其次，IGBT驱动芯片还需要提供各种保护功能，以防止IGBT受到损坏。

例如，过流保护功能可以检测IGBT通道中的电流是否超过了额定值，并在必要时及时切断驱动信号，防止IGBT受到过电流的损害。

另外，短路保护功能可以检测IGBT通道之间是否存在短路，并在必要时采取措施，如切断电源，以保护IGBT。

此外，驱动芯片还需要提供电隔离功能，以确保高电压和高电流不会引起电气短路或其他危险。

由于IGBT通常工作在高压和高电流环境下，驱动芯片必须具备良好的隔离能力，以保护操作员和设备的安全。

IGBT驱动芯片还需要具备高速和低延迟的特点，以满足IGBT快速开关的需求。

快速开关可以减小功率损耗，并提高系统的效率。

因此，驱动芯片需要具备高速开关的能力，并且能够实现快速的开关转换，以减小开关损耗和提高系统的响应速度。

最后，IGBT驱动芯片还需要具备抗干扰和抗高温的特性。

由于IGBT驱动芯片通常应用于恶劣的工业环境中，如电力系统和工业机械等，因此驱动芯片需要具备抗干扰和抗高温的能力。

抗干扰性能可以减少外部电磁干扰对驱动芯片的影响，保证驱动信号的稳定性。

抗高温性能可以确保驱动芯片在高温环境下正常运行，提高系统的可靠性和稳定性。

总结起来，IGBT驱动芯片是实现IGBT正常工作的关键组成部分。

IGBT——过流、短路保护

IGBT——过流、短路保护短路与过流之前我们介绍过IGBT的短路测试，今天我们来聊聊IGBT短路和过流时该如何保护。

首先一点，对IGBT的过流或短路保护响应时间必须快，必须在10us以内完成。

一般来说，过电流是IGBT电力电子线路中经常发生的故障和损坏IGBT的主要原因之一，过流保护应当首先考虑。

过流与短路保护是两个概念，它们既有联系也有区别。

过流大多数是指某种原因引起的负载过载；短路是指桥臂直通，或主电压经过开关IGBT的无负载回路，它们的保护方法也有一定区别。

如过流保护常用电流检也传感器，短路保护常通过检测IGBT饱和压降，配合驱动电路来实现。

不同的功率有不同的方法来实现过流或短路保护。

短路分为一类及二类两种，但这两种短路都有一个共同点，那就是，IGBT会出现“退饱和现象”，当IGBT一旦退出饱和区，它的损耗会成百倍的往上升，那么允许持续这种状态的时会非常苛刻了，只有10us，我们需要靠驱动器发现这一行为并关掉门极。

IGBT过流的情况则是，回路电感较大，电流爬升很慢（相对于短路），IGBT不会发生退饱和现象，但是由于电流比正常工况要高很多，因此经过若干个开关周期后，IGBT的损耗也会比较高，结温也会迅速上升，从而导致失效。

在这时，IGBT驱动器一般是不能及时发现这一现象的，因为IGBT的饱和压降的变化很微弱，驱动器通常识别不到这种变化。

所以需要靠电流传感器来感知电流的数值，对系统进行保护。

所以，我们认为，IGBT驱动器是为了解决短路保护，而过流保护则是由电流传感器来完成。

IGBT发生短路时，描述短路电流的数学表达式如下，这是一个线性方程。

它表示，在短路发生时，电流的绝对值与电压，回路中的电感量，及整个过程持续的时间有关系。

绝大部分的短路母线电压都是在额定点的影响短路电流的因素主要是“短路回路中的电感量”。

因此对短路行为进行分类定义时，短路回路中的电感量是主要的分类依据。

如果短路回路中的电感量再继续增大，那么电流变化率就变得更低，此时就不是短路了，变成“过流”了。

IGBT的保护功能

IGBT的保护功能1.IGBT的过流保护IGBT的过流保护电路可分为2类：一类是低倍数的（1.2～1.5倍）的过载保护；一类是高倍数（可达8～10倍）的短路保护。

对于过载保护不必快速响应，可采用集中式保护，即检测输入端或直流环节的总电流，当此电流超过设定值后比较器翻转，封锁所有IGBT驱动器的输入脉冲，使输出电流降为零。

这种过载电流保护，一旦动作后，要通过复位才能恢复正常工作。

IGBT 能承受很短时间的短路电流，能承受短路电流的时间与该IGBT的导通饱和压降有关，随着饱和导通压降的增加而延长。

如饱和压降小于2V的IGBT允许承受的短路时间小于5μs，而饱和压降3V的IGBT允许承受的短路时间可达15μs，4～5V时可达30μs以上。

存在以上关系是由于随着饱和导通压降的降低，IGBT的阻抗也降低，短路电流同时增大，短路时的功耗随着电流的平方加大，造成承受短路的时间迅速减小。

通常采取的保护措施有软关断和降栅压2种。

软关断指在过流和短路时，直接关断IGBT。

但是，软关断抗骚扰能力差，一旦检测到过流信号就关断，很容易发生误动作。

为增加保护电路的抗骚扰能力，可在故障信号与启动保护电路之间加一延时，不过故障电流会在这个延时内急剧上升，大大增加了功率损耗，同时还会导致器件的di/dt增大。

所以往往是保护电路启动了，器件仍然坏了。

降栅压旨在检测到器件过流时，马上降低栅压，但器件仍维持导通。

降栅压后设有固定延时，故障电流在这一延时期内被限制在一较小值，则降低了故障时器件的功耗，延长了器件抗短路的时间，而且能够降低器件关断时的di/dt，对器件保护十分有利。

若延时后故障信号依然存在，则关断器件，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了抗骚扰能力。

2． IGBT开关过程中的过电压关断IGBT时，它的集电极电流的下降率较高，尤其是在短路故障的情况下，如不采取软关断措施，它的临界电流下降率将达到数kA/μs。

影响变频器IGBT模块的四大因素！

影响变频器IGBT模块的四大因素！
1、电压因素
（1）IGBT模块的供电电压过高时，将超出其安全工作范围，导致其击穿损坏；
（2）供电电压过低时，使负载能力不足，运行电流加大，运行电机易产生堵转现象，危及IGBT模块的安全；
（3）供电电压波动，如直流回路滤波（储能）电容的失容等，会引起浪涌电流及尖峰电压的产生，对IGBT模块的安全运行产生威胁；
（4）IGBT的控制电压——驱动电压低落时，会导致IGBT的欠激励，导通内阻变大，功耗与温度上升，易于损坏IGBT模块。

2、电流因素
（1）过流，在轻、中度过流状态，为反时限保护区域；
（2）严重过流或短路状态，无延时速断保护；
3、温度因素
（1）轻度温升，采到强制风冷等手段；
（2）温度上升到一定幅值时，停机保护；
4、其它因素
（1）驱动电路的异常，如负截止负压控制回路的中断等，会使IGBT受误触通而损坏；
（2）控制电路、检测电路本身异常，如检测电路的基准电压飘移，导致保护动作起控点变化，起不到应有的保护作用。

IGBT保护电路设计

关于IGBT保护电路设计必知问题绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Tramistor，IGBT）是MOSFET与GTR的复合器件，因此，它既具有MOSFET的工作速度快、开关频率高、输入阻抗高、驱动电路简单、热温度性好的优点，又包含了GTR的载流量大、阻断电压高等多项优点．是取代GTR的理想开关器件。

IGBT目前被广泛使用的具有自关断能力的器件，广泛应用于各类固态电源中。

IGBT的工作状态直接影响整机的性能，所以合理的驱动电路对整机显得很重要，但是如果控制不当，它很容易损坏，其中一种就是发生过流而使IGBT损坏，本文主要研究了IGBT 的驱动和短路保护问题，就其工作原理进行分析，设计出具有过流保护功能的驱动电路，并进行了仿真研究。

二IGBT的驱动要求和过流保护分析1 IGBT的驱动IGBT是电压型控制器件，为了能使IGBT安全可靠地开通和关断．其驱动电路必须满足以下的条件：IGBT的栅电容比VMOSFET大得多，所以要提高其开关速度，就要有合适的门极正反向偏置电压和门极串联电阻。

（1）门极电压任何情况下，开通状态的栅极驱动电压都不能超过参数表给出的限定值（一般为20v），最佳门极正向偏置电压为15v土10％。

这个值足够令IGBT饱和导通；使导通损耗减至最小。

虽然门极电压为零就可使IGBT处于截止状态，但是为了减小关断时间，提高IGBT的耐压、dv／dt耐量和抗干扰能力，一般在使IGBT处于阻断状态时．可在门极与源极之间加一个-5~-15v的反向电压。

（2）门极串联电阻心选择合适的门极串联电阻Rg对IGBT的驱动相当重要，Rg对开关损耗的影响见图1。

图1 Rg对开关损耗的影响IGBT的输入阻抗高压达109~1011，静态时不需要直流电流．只需要对输入电容进行充放电的动态电流。

其直流增益可达108~109，几乎不消耗功率。

为了改善控制脉冲的前后沿陡度和防止振荡，减少IGBT集电极大的电压尖脉冲，需在栅极串联电阻Rg，当Rg 增大时，会使IGBT的通断时间延长，能耗增加；而减少RF又会使di／dt增高，可能损坏IGBT。

IGBT短路原因及其保护措施

IGBT短路原因及其保护措施工作时，外部事故或者硬件/软件的错误会导致短路。

根据短路发生的时间点与IGBT工作状态的不同，可以分为以下两种短路：·SC1短路，IGBT开通前已经发生短路；·SC2短路，IGBT开通后发生短路。

实际短路电流常常超过IGBT数据手册中标注的短路电流l SC，这是由于实际工况往往超规格书给定条件。

通常这些给定条件包括栅极电压U GE为15V，最大结温T vi,op(125℃或150℃)，特定的直流母线电压UDC和最大持续时间。

由此产生的短路电流存在以下关系：如果T vi,op升高，则l SC下降；如果U DC或U GE增大，则l CS增大。

l SC=f(T vi,op↑↓，U DC↑↓，U GE↑↓)(1)控制T vi,op和U DC相对容易，而控制U GE很困难，这是由于IGBT的反馈电容C GC(密勒电容)造成的。

短路时，IGBT集电极和发射极之间出现高电压变化率dU CE/dt。

特别是在SC2短路中，IGBT从低导通压降U CEsat的饱和状态迅速进入退饱和状态，从而几乎承受全部直流母线电压U DC与换流路径杂散电感造成的过冲电压之和。

电压突变产生反馈电流I GC，其可能导致IGBT栅极电容进一步充电，导致栅极电压升高甚至超过驱动电路产生的标称栅极电压。

根据IGBT的跨导，随着栅极电压的提升，集电极电流相应增加(不受外部条件的限制)。

数据手册中的转移特性描述了这种对应关系，一般给出最高到两倍标称电流I nom的曲线，如图1所示。

图1摘自450A IGBT模块数据手册的转移特性I c=f(U GE)限制IGBT栅极电压对于限制短路电流非常重要。

为了实现该目的，可以采用以下措施：·使用较小的栅极电阻R G，这会降低由电流I GC引起的压降，从而抑制栅极电压；·添加外部栅-射极电容。

电流l GC需对更大的门极电容充电，但IGBT模块内部电阻R gint使得内外电容解耦，从而限制了这种措施带来的好处；·通过快速齐纳二极管限制栅-射极电压。

IGBT的保护

IGBT的保护将IGBT用于变换器时，应采取保护措施以防损坏器件，常用的保护措施有：通过检出的过电流信号切断门极控制信号，实现过电流保护；利用缓冲电路抑制过电压并限制du/dt；利用温度传感器检测IGBT的壳温，当超过允许温度时主电路跳闸，实现过热保护。

下面着重讨论因短路而产生的过电流及其保护措施。

前已述及，IGBT由于寄生晶闸管的影响，当流过IGBT的电流过大时，会产生不可控的擎住效应。

实际应用中应使IGBT的漏极电流不超过额定电流，以避免出现擎住现象。

一旦主电路发生短路事故，IGBT由饱和导通区进入放大区，集电极电流I C并未大幅度增加，但此时漏极电压很高，IGBT的功耗很大。

短路电流能持续的时间t则由漏极功耗所决定。

这段时间与漏极电源电压U DD、门极电压U GS及结温T j密切相关。

图1给出了允许短路时间t和电源电压U DD的关系曲线。

图1(a)中示出了测试电路和U GS、i D的波形，测试条件为：受试元件为50A/1000V的IGBT，R G为24Ω，T j为25℃，U GS为15V。

图1(b)为允许短路时间与电源电压的关系曲线，由图可知，随着电源电压的增加，允许短路过电流时间t减小。

在负载短路过程中，漏极电流i D也随门极电压+U GS的增加而增加，并使IGBT允许的短路时间缩短。

由于允许的短路时间随门极电压的增加而减小。

所以，在有短路过程的设备中，IGBT的+U GS应选用所必须的最小值。

必须指出，在允许的短路时间内，IGBT工作在放大区，漏极电流波形与门极输入电压波形很相似。

对IGBT的过电流保护可采用集射极电压识别的方法，在正常工作时，IGBT的通态饱和电压降U on与集电极电流i C呈近似线性变化的关系，识别U on的大小即可判断IGBT集电极电流的大小。

IGBT的结温升高后，在大电流情况下通态饱和压降增加，这种特性有利于过电流识别保护。

图2为过电流保护电路，由图可知，集电极电压与门极驱动信号相“与”后输出过电流信号，将此过电流信号反馈至主控电路切断门极信号，以保护IGBT不受损坏。

IGBT的损害原因和对策

摘要：在分析了IGBT 驱动条件的基础上介绍了几种常见的 IGBT 驱动电路，并给出了各自的优缺点。给出了自行设计的一种简单、实用的新型IGBT 驱动电路。经实践表明，该电路经济、实用、安全、可靠，同时具有IGBT 过电流保护功能，具有很好的应用前景。
1 引言
绝缘门极双极型晶体管（Isolated Gate Bipolar Transistor）简称IGBT。也称绝缘门极晶体管。由于IGBT 内具有寄生晶闸管，所以也可称作为绝缘门极晶闸管，它是八十年代中期发展起来的一种新型复合器件。由于它将MOSFET 和GTR 的优点集于一身，既具有输入阻抗高、速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又有通态电压低耐压高的优点，因此发展很快，倍受欢迎，在电机驱动、中频和开关电源以及要求快速、低损耗的领域，IGBT有取代MOSFET和GTR 的趋势。但在IGBT 实际应用中一个要重点考虑的问题是其栅极驱动电路设计的合理与否，在此我们自行设计了一种简单尔实用的驱动电路，并取得了很好的效果。
2 IGBT 的驱动条件
IGBT 的驱动条件与它的静态和动态特性密切相关。栅极的正偏压+VGE、负偏压-VGE 和栅极电阻RG 的大小，对IGBT 的通态电压、开关时间、开关损耗、承受短路能力以及dVCE/dt等参数都有不同程度的影响。门极驱动条件与器件特性的关系如表1 所示。
IR公司推荐短路方法是:首先检测通态压降Uce,如果超过设定值,保护电路把电压降为8V,于是IGBT由饱和状态转入放大区,通态电阻增大,短路电流下降,经过4us连续检测通态压降UCE．如果正常,将驱动电压恢复正常;如果未恢复,将驱动信号关闭,使集电极电流变为0．这样实现短路电流软关断,可以避免快速关断造成过大的di/dt损坏器件!

IGBT驱动电路原理与保护电路

IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动电路是一种用于控制和驱动IGBT器件的电路，用于将低功率信号转化为高功率信号，以实现对IGBT器件的控制。

IGBT驱动电路通常由输入电路、隔离电路、输出电路和保护电路组成。

下面将详细介绍IGBT驱动电路的原理和保护电路的作用。

IGBT驱动电路的主要工作原理是通过输入信号的变化来控制IGBT的通断，从而实现对高功率负载的控制。

IGBT驱动电路一般采用CMOS电路设计，以确保高噪声抑制和良好的电磁兼容性。

常见的IGBT驱动电路分为光耦隔离和变压器隔离两种。

光耦隔离驱动电路是将输入信号与输出信号通过光电耦合器隔离，在高功率环境下提供了良好的隔离和保护。

光电耦合器的输入端通常由输入信号发生器驱动，而输出端则连接到IGBT的控制极，实现信号的传输和控制。

光耦隔离驱动电路在功率轻载和带负载的情况下都能提供良好的电气隔离，提高了系统的可靠性和稳定性。

变压器隔离驱动电路是通过变压器来实现输入和输出信号的隔离。

输入信号通过变压器的一侧传输，然后通过变压器的另一侧连接到IGBT的控制极。

变压器隔离驱动电路具有较高的耐受电压和电流能力，并能抵御噪声和干扰的影响。

IGBT保护电路的作用：IGBT是一种高功率开关设备，在工作过程中容易受到电流过大、电压过高、温度过高等因素的影响，导致过热、短路甚至损坏。

因此，为了保护IGBT设备的正常工作和延长其使用寿命，需要在IGBT驱动电路中添加一些保护电路。

常见的IGBT保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。

过流保护电路通过检测IGBT芯片上的电流大小来保护器件的工作。

当电流超过预设值时，保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过大电流通过IGBT。

这样可以防止IGBT芯片发生过热和失效。

过压保护电路通过监测IGBT器件上的电压来保护该器件的工作。

当电压超过正常工作范围时，保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过高电压对IGBT芯片的损害。

IGBT炸的原因

IGBT炸的原因变频器中IGBT爆炸原因分析一、IGBT爆炸：因为某些原因，模块的损耗十分巨大，热量散不出去，导致内部温度极高，产生气体，冲破壳体，这就是所谓的IGBT 爆炸。

二．IGBT爆炸原因分析1.爆炸的本质是发热功率超过散热功率，内部原因应该就是过热。

2.人为因素：(1）进线接在出线的端子上（2）变频器接错电源（3）没按要求接负载3.常见原因：（1）过电流：一种是负载短路，另一种是控制电路处逻辑受干扰，导致上下桥臂元件直通。

（2）绝缘的损坏（3）过电压：通常是线路杂散电感在极高的di/dt作用下产生的尖峰电压而造成，解决的办法就是设计高性能吸收回路，降低线路杂散电感。

（4）过热IGBT 不能完全导通，在有电流的情况下元件损耗增大，温度增加导致损坏。

（5）通讯误码率a.通讯一段时间后，突然的错误信息导致IGBT误导通使IGBT爆炸b.通讯板FPGA程序运行不稳定导致IGBT误导通使IGBT爆炸4其他原因（1）电路中过流检测电路反应时间跟不上。

（2）IGBT短路保护是通过检测饱和压降，而留给执行机构的时间一般是10us（8倍过流）在上电的时候容易烧预充电电阻和制动单元里的IGBT（3）工艺问题：铜排校着劲、螺丝拧不紧等。

（4）短时大电流：原因也有很多，比如死区没设置好、主电路过压、吸收电路未做好（5）驱动电源也是个应该特别注意的问题，该隔离加隔离、该滤波加滤波。

（6）电机冲击反馈电压过大导致IGBT爆炸。

但对于充电时爆炸的情况发生的概率不是很大。

（7）电机启动时，输入测电压瞬间跌落，电容放电。

输入测电压恢复后电容充电时的浪涌电流过大致使IGBT爆炸三．IGBT爆炸的案例案例一：变频器上电就炸，故障率大约为5%。

本来怀疑是充电电路的问题，但是这是个老机型，用过很长时间了。

后来发现由于使用了新的工厂，新工厂的配电有问题，电网电压不稳造成的。

案例二：变频器上电炸，故障率大约为2%。

一直找不到原因，后来发现一个奇怪的现象，变频器特别容易在雨天炸。

IGBT的驱动电路原理与保护技术

IGBT的驱动电路原理与保护技术IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种功率MOSFET和普通异质结型二极管的复合封装元件，具有高电压承受能力和高输入阈值电压等特点。

IGBT广泛应用于电力电子领域，如变频器、电力传动系统和电力转换等方面。

为了确保IGBT能正常工作，需要设计合理的驱动电路和保护技术。

IGBT驱动电路的原理是将控制信号加在IGBT的栅极上，控制IGBT的导通和关断。

该电路主要由驱动电源、反馈电路、隔离电路和增益电路组成。

驱动电源：将直流电源或交流电源转换为待驱动的IGBT所需的驱动电压和电流。

常用的驱动电源有三相桥式整流电路和离线开关电源。

其中，三相桥式整流电路通过整流变压器将交流电源转换为直流电源，经由滤波电容后供给驱动电路；离线开关电源利用开关电源电路将交流电源转换为恒定的直流电源，再供给驱动电路。

反馈电路：用于检测IGBT的开关状态以及输出电流等参数信息。

常用的反馈电路有隔离放大器和反馈变压器。

隔离放大器通过光电转换和电隔离将输入信号转换为输出信号，并保证输入与输出之间的电气隔离，以确保安全性和稳定性。

反馈变压器是通过变压器将输出信号与输入信号进行隔离和耦合，达到反馈的目的。

隔离电路：用于隔离驱动电源和IGBT的主回路。

通过隔离电路可以避免驱动电源与主回路之间的相互影响，提高系统的稳定性和安全性。

常用的隔离电路有光耦隔离和磁耦隔离。

光耦隔离通过光电转换将输入信号转换为光信号，再由光耦合输出为等效电流信号，实现了输入与输出之间的电气隔离。

磁耦隔离通过变压器的电磁感应将输入信号耦合到输出端，实现输入与输出之间的电气隔离。

增益电路：用于提升输入信号的电平和电流，以满足IGBT的工作要求。

增益电路可以选择共射极放大器、共基极放大器或共集极放大器等。

对于IGBT来说，常用的增益电路是共射极放大器。

增益电路的设计需要考虑输入输出阻抗的匹配、功率损耗和响应速度等因素。

IGBT电路工作演示稿解析

IGBT电路
工作原理电路分析
工作原理
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由GTR(双极型三极管) 和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件, 兼有MOSFET 的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V 及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
安全工作区
❖ 安全工作区SOA反映了一个晶体管同时能承受一定电压和电流的能力。 IGBT开通时为正向偏置，其安全工作区称为正向偏置安全工作区简称 FBSOA。 FBSOA于IGBT的导通时间密切关切相关。 FBSOA为矩形方块。随着导通时间的增加，安全工作区逐渐减小，直流工作时安全工作最小。这是因为导通时间越长，发热越严重；因而安全工作区越小。
输出报警
驱动电路 1≦
过电流保护 R 短路保护控制电源控制信号低压保护检测信号
控制电源
输出报警
驱动电路 1≦
过电流保护短路保护 R
控制电源控制信号低压保护检测信号
热敏元件过热保护检测温度信号
A B C
M
IPM优势
❖ IPM设有过流和短路保护、欠电压保护、当工作不正常时，通过驱动电路封锁IGBT的栅极信号同时发出警报信号；过热保护是通过设置在IPM基板上的热敏器件检测IGBT芯片温度，当温度超过额定值时，通过驱动电路栅极信号并报警。
GTR电路分析

(国内标准)IGBT驱动保护及典型应用

（国内标准）IGBT驱动保护及典型应用IGBT驱动保护及典型应用Sy摘要IGBT（绝缘栅双极晶体管）是壹种复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的壹种新型复合器件,它同时具有MOSFET的高速开关及电压驱动特性和双极晶体管的低饱和电压特性，易实现较大电流的能力，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大的优点。

近年来IGBT成为电力电子领域中尤为瞩目的电力电子器件，且得到越来越广泛的应用。

本文主要介绍了IGBT的基本结构、工作原理、驱动电路，同时简要概括了IGBT模块的选择方法和保护措施等，最后对IGBT的实际典型应用进行了分析介绍，通过对IGBT 的学习，来探讨IGBT于当代电力电子领域的广泛应用和发展前景。

关键词：IGBT；绝缘栅双极晶体管；驱动电路；保护电路；变频器；电力电子器件目录引言11、IGBT的基本结构12、IGBT的工作原理32.1 IGBT的工作特性33、IGBT的驱动53.1驱动电路设计要求53.2 几种常用IGBT的驱动电路64、IGBT驱动保护74.1 驱动保护电路的原则74.2 IGBT栅极的保护84.3 IGBT的过电流保护94.3.1 驱动过流保护电路的驱动过流保护原则94.3.2 IGBT过流保护电路设计94.3.3具有过流保护功能的IGBT驱动电路的研究114.5 IGBT的过热保护154.6 IGBT驱动保护设计总结155.IGBT专用集成驱动模块M57962AL介绍16结论20参考文献21引言随着国民经济各领域和国防工业对于电能变换和处理的要求不断提高，以及要满足节能和新能源开发的需求，作为电能变换装置核心部件的功率半导体器件也起着越来越重要的作用。

IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）自1982年由GE公司和RCA公司宣布以来，引起世界许多半导体厂家和研究者的重视，伴随而来的是IGBT的技术高速发展，其应用领域不断扩展它不仅于工业应用中取代了MOSFET和GTR（GiantTransistor，巨型晶体管），甚至已扩展到SCR（Silicon ControlledRectifier，可控硅整流器）和GTO（GateTurn-OffThyristor，门控晶闸管）占优势的大功率应用领域，仍于消费类电子应用中取代了BJT和MOSFET 功率器件的许多应用领域IGBT额定电压和额定电流所覆盖的输出容量已达到6MVA，商品化IGBT模块的最大额定电流已达到3.6kA，最高阻断电压为6.5kV，且已成功应用于许多中、高压电力电子系统中。

三种IGBT驱动电路和保护方法详解

三种IGBT驱动电路和保护方法详解本文着重介绍三个IGBT驱动电路。

驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大，以驱动IGBT，保证IGBT的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，对IGBT驱动电路的基本要求如下：（1）提供适当的正向和反向输出电压，使IGBT可靠的开通和关断。

（2）提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使IGBT能迅速建立栅控电场而导通。

（3）尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。

（4）足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。

（5）具有灵敏的过流保护能力。

驱动电路EXB841/840EXB841 工作原理如图1，当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us以后IGBT 正常开通，VCE下降至3V左右，6脚电压被钳制在8V左右，由于VS1稳压值是13V，所以不会被击穿，V3不导通，E点的电位约为20V，二极管VD截止，不影响V4和V5正常工作。

当 14脚和15脚无电流流过，则V1和V2导通，V2的导通使V4截止、V5导通，IGBT 栅极电荷通过V5迅速放电，引脚3电位下降至0V，是 IGBT栅一射间承受5V左右的负偏压，IGBT可靠关断，同时VCE的迅速上升使引脚6“悬空”。

C2的放电使得B点电位为0V，则V S1仍然不导通，后续电路不动作，IGBT正常关断。

如有过流发生，IGBT的V CE过大使得VD2截止，使得VS1击穿，V3导通，C4通过R7放电，D点电位下降，从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低，完成慢关断，实现对IGBT 的保护。

由EXB841实现过流保护的过程可知，EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压，6脚的电压不仅与VCE 有关，还和二极管VD2的导通电压Vd有关。

典型接线方法如图2，使用时注意如下几点：a、IGBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长（一般应该小于1m），并且应该采用双绞线接法，防止干扰。

b、由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲，增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作。

IGBT的损害原因和对策

因此，为了使IGBT 能够安全可靠得到通和关断，其驱动电路必须满足一下条件：
1. 由于是容性输入阻抗，IGBT 对门极电荷集聚很敏感，因此要保证有一条低阻抗值得放电回路。
2. 门极电路中的正偏压应为+12—15V，负偏压-2—-10V。
3. 驱动电路应与整个控制电路在电位上严格隔离。
4. 门极驱动电路应尽可能简单实用，具有对IGBT 的自保护功能，并有较强的抗干扰能力。
2过电压损坏和静电损坏
IGBT 关断时,由于电路存在电感成分,关断瞬间产生尖峰电压,如果尖峰电压超过最高峰值电压,就会造成击穿损坏.过压损坏分为集电极-和栅级过压/栅极-发射极过压/高du/dt过压等．多数过压保护电路设计完善,但对于高du/dt所导致的过压故障,基本上采用无感电容或者RCD吸收．由于吸收电路设计吸收容量不够造成的器件损坏,对此可采用电压钳位,往往在集电极-栅极并接交纳二极管,采用栅极电压动态控制,如果集电极电压瞬间超过二极管的钳位电压时,超出电压将叠加在栅极上(米勒效应起作用),避免了因集电极-发射极过压损坏．
5 结论
该IGBT 驱动电路简单、实用，经我们长期的实验证明，该电路经济、实用、安全、可靠普遍适用于各种型号的IGBT，为普通的IGBT 用户节省资金的情况下带来了很大的方便。具有很大的应用前景。
一种新型实用的IGBT 驱动电路
时间:2007-04-24 来源: 作者:王永刘志强刘福贵点击：…… 字体大小:【大中小】
3过热损坏
过热损坏是说结温Tj超过晶片最大温度设定,为此在结温限制在以Tjnax150度的NPN技术为主流以下!
IGBT损坏解决对策
1过电流损坏
为避免IGBT发生锁定效应损坏,电路设计应保证器件最大工作电流不超过IGBT的Idm值,同时通过加大驱动电阻延长关断时间,减少器件的 di/dt.驱动电压太小影响IGBT锁定效应,驱动电压低承受过流时间长,IGBT必须加负电压,生产厂家一般推荐加-5V左右的反偏压.再有负偏压的情况下,驱动电压在10-15V之间,IGBT发射极电流可在5-10us

igbt作用

igbt作用IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种大功率半导体器件。

它结合了功率金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）和功率双极型晶体管（BJT）的优点，因此广泛应用于工业控制、电力变换和电能调节等领域。

IGBT的作用主要体现在以下几个方面：1. 转换和放大作用：IGBT具有双极型晶体管的开关性能和MOSFET的驱动能力，能够实现从微安级信号到几百安的大电流的转换和放大。

这使得IGBT在电力电子领域中广泛应用于开关电源、逆变器和交流调速装置等设备中。

2. 控制电流和电压：IGBT能够精确控制电流和电压的大小，从而实现电力调节和功率控制。

通过改变IGBT的栅极电压和信号输入，可以调整输出电流和电压的大小，满足不同电气负载的需要。

3. 高电压驱动：IGBT的栅极与驱动电路之间有绝缘层，使得其具备高耐压特性，可承受几百伏至几千伏的高电压。

这使得IGBT在电力系统中可用于高电压开关设备，如变压器和断路器，以提高电力系统的效率和稳定性。

4. 低开关损耗：与双极型晶体管相比，IGBT的开关损耗要小得多。

它的导通电压降和开关速度都比双极型晶体管低，从而减少了功率损耗和能量浪费。

这使得IGBT成为高效能源转换的理想选择，广泛应用于电机驱动系统、太阳能发电装置和电动汽车等领域。

5. 保护系统：IGBT具有过流、过温、过压和短路等保护功能，可以保护设备和电路免受损坏。

例如，在逆变器中，IGBT可通过检测电流和温度来避免过载和过热，从而延长设备的使用寿命。

总之，IGBT作为一种强大和可靠的功率半导体器件，其作用在于实现大功率电流和电压的转换、放大和调节。

通过控制信号输入和电源电压，IGBT能够提供高效的能量转换，同时保护电力设备和电路免受损坏。

随着科技的不断发展，IGBT的应用领域将更加广泛，为电力系统优化和节能减排做出更大的贡献。

IGBT过流保护

IGBT模块的过流保护发布时间: 2009-01-12 09:12:40IGBT模块的过流保护电路可分为2类：一类是低倍数的（1.2～1.5倍）的过载保护；一类是高倍数（可达8～10倍）的短路保护。

对于过载保护不必快速响应，可采用集中式保护，即检测输入端或直流环节的总电流，当此电流超过设定值后比较器翻转，封锁所有IGBT模块驱动器的输入脉冲，使输出电流降为零。

这种过载电流保护，一旦动作后，要通过复位才能恢复正常工作。

IGBT模块能承受很短时间的短路电流，能承受短路电流的时间与该IGBT模块的导通饱和压降有关，随着饱和导通压降的增加而延长。

如饱和压降小于2V 的 IGBT模块允许承受的短路时间小于5μs，而饱和压降3V的IGBT模块允许承受的短路时间可达15μs，4～5V时可达30μs以上。

存在以上关系是由于随着饱和导通压降的降低，IGBT模块的阻抗也降低，短路电流同时增大，短路时的功耗随着电流的平方加大，造成承受短路的时间迅速减小。

通常采取的保护措施有软关断和降栅压2种。

软关断指在过流和短路时，直接关断IGBT模块。

但是，软关断抗骚扰能力差，一旦检测到过流信号就关断，很容易发生误动作。

所以往往是保护电路启动了，器件仍然坏了。

降栅压旨在检测到器件过流时，马上降低栅压，但器件仍维持导通。

若延时后故障信号依然存在，则关断器件，若故障信号消失，驱动电路可自动恢复正常的工作状态，因而大大增强了抗骚扰能力。

上述降栅压的方法只考虑了栅压与短路电流大小的关系，而在实际过程中，降栅压的速度也是一个重要因素，它直接决定了故障电流下降的di/dt。