IGBT的保護設計

2.3.1 用電阻或電流互感器檢測過流進行保護

如圖5（a）及圖5（b）所示，可以用電阻或電流互感器與IGBT串聯，檢測流過IGBT集電極的電流。當有過流情況發生時，控制執行機構斷開IGBT的輸入，達到保護IGBT的目的。

2.3.2 由IGBT的V_CE(sat)檢測過流進行保護

如圖5（c）所示，因V_CE(sat)=I_cR_CE(sat)，當I_c增大時，V_CE(sat)也隨之增大，若柵極電壓為高電平，而V_CE為高，則此時就有過流情況發生，此時與門輸出高電平，將過流信號輸出，控制執行機構斷開IGBT的輸入，保護IGBT。

2.3.3 檢測負載電流進行保護

此方法與圖5（a）中的檢測方法基本相同，但圖5（a）屬直接法，此屬間接法，如圖5（d）所示。若負載短路或負載電流加大時，也可能使前級的IGBT的集電極電流增大，導致IGBT損壞。由負載處（或IGBT的后一級電路）檢測到異常后，控制執行機構切斷IGBT的輸入，達到保護的目的。

（a）用電阻檢測過流 （b）用電流互感器檢測過流

（c）由V_CE(sat)檢測過流 （d）通過負載電流檢測過流

圖5 集電極過流保護電路

2．4 過熱保護

一般情況下流過IGBT的電流較大，開關頻率較高，故而器件的損耗也比較大，如果熱量不能及時散掉，使得器件的結溫T_j超過T_jmax，則IGBT可能損壞。

IGBT的功耗包括穩態功耗和動態動耗，其動態功耗又包括開通功耗和關斷功耗。在進行熱設計時，不僅要保證其在正常工作時能夠充分散熱，而且還要保證其在發生短時過載時，IGBT的結溫也不超過T_jmax。

當然，受設備的體積和重量等的限制以及性價比的考慮，散熱系統也不可能無限制地擴大。可在靠近IGBT處加裝一溫度繼電器等，檢測IGBT的工作溫度。控制執行機構在發生異常時切斷IGBT的輸入，保護其安全。

除此之外，將IGBT往散熱器上安裝固定時應注意以下事項：

——由于熱阻隨IGBT安裝位置的不同而不同，因此，若在散熱器上僅安裝一個IGBT時，應將其安裝在正中間，以便使得熱阻最小；當要安裝幾個IGBT時，應根據每個IGBT的發熱情況留出相應的空間；

——使用帶紋路的散熱器時，應將IGBT較寬的方向順著散熱器的紋路，以減少散熱器的變形；

——散熱器的安裝表面光潔度應≤10μm，如果散熱器的表面不平，將大大增加散熱器與器件的接觸熱阻，甚至在IGBT的管芯和管殼之間的襯底上產生很大的張力，損壞IGBT的絕緣層；

——為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與

IGBT模塊間涂抹導熱硅脂。

3 結語

在應用IGBT時應根據實際情況，采取相應的保護措施。只要在過壓、過流、過熱等幾個方面都采取有效的保護措施后，在實際應用中均能夠取得良好的效果，保證IGBT安全可靠地工作。