IGBT保护电路的设计方法

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1、Qualityisourmessage第5章保护电路设计方法目录1.短路（过电流）保护........................................................................................5-22.过电压保护.......................................................................................................5-6本章中

2、对IGBT的保护电路设计方法进行说明。5-1第5章保护电路设计方法1短路（过电流）保护1.1关于短路耐受能力一旦发生短路，IGBT的集电极电流增加到超过既定值，则C-E间的电压急剧增加。根据这种特性，可以将短路时的集电极电流控制在一定的数值以下，但是在IGBT上仍然有外加的高电压、大电流的大负荷，必须在尽量短的时间内解除这种负荷。同时，根据IGBT的短路耐受能力，从发生短路起到电流切断为止的容许时间也受到限制。短路耐受能力如图5-1所表示，由短路电流开始流动到引起破坏为止的时间决定，U系列产品的

3、情况如下所述。短路耐受能力≧10µsmin<条件>·VCC600V系列：Ed（VCC）=400V、1200V系列：Ed（VCC）=800V·VGE15V·RG：标准值RG·Tj=125℃一般情况下，电源电压Ed越高，温度Tj越高，短路耐受能力就越小。破坏点VCEIcVCEIc0短路耐受能力（Pw）图5-1测定电路及波形5-2第5章保护电路设计方法1.2短路模式及发生原因关于变频装置中的短路模式和发生原因用表5-1表示。表5-1短路模式及发生原因短路路径原因支路短路晶体管或二极管破坏串联支路短路控

4、制电路、驱动电路的故障或由于杂波产生的误动作输出短路配线工作等人为的失误以及负荷绝缘的破坏接地配线工作等人为的失误以及负荷绝缘的破坏5-3第5章保护电路设计方法1.3接地（过电流）的检测方法1)通过过电流检测器检测如前所述，由于需要对IGBT进行短时间内的保护，因此请将从检测出过电流到完成关断为止各电路的动作延迟时间设计为最小。另外，由于IGBT的关断时间极短，如果用通常的驱动信号来切断过电流，则集电极的电压上跳变大，IGBT有可能被过电压破坏（RBSOA破坏）。因此，建议在切断过电流时，使IG

5、BT轻柔地关断（柔性关断）。图5-2表示了过电流检出器的插入方法，表5-2对各种方法对应的特征和可以检测出的内容进行了说明。请考虑您需要如何保护电路，选择确切的方法。ÇÅÑÉ+检测器的插入位置检测内容·支路短路①、②、④·输出短路·接地·输出短路③·接地图5-2过电流检测器的插入方法5-4第5章保护电路设计方法表5-2过电流检测器的插入位置与检测内容检测器的插入位置特征检测内容与平滑电容器串联插入·可以使用AC用CT·支路短路（图5-2／①）·检测精度低·串联支路短路·输出短路·接地变频器的输入

6、端插入·需要使用DC用CT·支路短路（图5-2／②）·检测精度低·串联支路短路·输出短路·接地变频器的输出端插入·高频输出装置上可以使用AC用CT·输出短路（图5-2／③）·检测精度高·接地与各元件串联插入·需要使用DC用CT·支路短路（图5-2／④）·检测精度高·串联支路短路·输出短路·接地2)通过VCE（sat）检测该方法能够对表5-1中表示的全部短路事故进行保护，由于从检测出过电流到进行保护为止都在驱动电路侧进行，能够做到最高速的保护动作。图5-3表示了以VCE（sat）检测的短路保护电路

7、实例。D1VCCT3+T2T1+RGED2VEE图5-3以VCE（sat）检测的短路保护电路实例该电路通过D1对IGBT的集电极-发射极间电压进行常时监视，当导通的时段中IGBT的集电极-发射极间的电压超出D2设定的电压时即作为短路状态被检测出来，则形成T1开通、T2关断、T3关断的局面。此时，门极存储的电荷通过RGE缓慢放电，从而抑制了IGBT关断时产生过大的尖峰电压。本公司的IGBT驱动用混合式IC（型号EXB840、841）内置了与此相同的短路保护电路，能够实现电路设计的简略化。具体内容在

8、应用手册第7章《驱动电路设计方法》中有记载，请参照。图5-4表示短路保护动作的波形实例。5-5第5章保护电路设计方法VGE0VVCEIC0V,0A2MBI300UD-120Ed=600V、VGE=+15V、–5V（EXB841）、RG=3.3Ω、Tj=125°CVCE=200V/div、IC=250A、VGE=10V/div、t=2µs/div图5-4短路保护动作的波形实例2过电压保护2.1过电压的发生原因及抑制方法1)过电压的发生原因因为IGBT的交换速度很快，IGBT关断时，或FWD反向恢复