工程師推薦：詳解各種IGBT驅動電路和保護方法

驅動模塊的模式選擇端MOD外接+15V電源，輸入引腳RC1和RC2接地，為直接工作模式。邏輯控制電平采用+15V，信號輸入管腳InA、InB連 接在一起接收來自單片機的脈沖信號，進行同步控制。2SD315A的SO1和SO2兩只管腳外接三極管和光耦用來向單片機輸出兩輸出通道的 工作狀態，其輸出端結構皆為集電極開路輸出，可以通過外接上拉電阻以適用于各種電平邏輯。 在管腳SO1、SO2和電源之間以及VisoX 和LSX之間加發光二極管進行故障指示。正常情況下SO1和SO2輸出皆為高電平，上電后D3和D4先亮，延時幾秒后熄滅，同時D8和D15發亮。

當檢測到故障信號時，SO1和SO2的輸出電平被拉低到地，即D3和D4發亮，同時D8和D15閃爍。2SD315A是通過監測UCE(sat)來判斷回路是否 短路和過流，當檢測到一路或兩路發生過流現象時，檢測電路會把異常狀態回饋到驅動模塊，驅動模塊內部會產生一個故障信號并將它 鎖存，鎖存時間為1s，在這段時間內，驅動模塊不再輸出信號，而是將兩組IGBT及時關斷予以保護。同時，狀態輸出管腳SO1和SO2的高電平 被拉低，光耦TLP521導通，兩路狀態信號通過或門74LS32送給單片機。為防止因關斷速度太快在IGBT的集電極上產生很高的反電動勢，在 門極輸出端采用如圖所示的電路結構實現開通和關斷速度的不同。開通時門極電阻為3.4Ω，關斷時電阻為6.8Ω，二極管采用快恢 復型，這樣就使關斷速度下降到安全水平。這是一張縮略圖，點擊可放大。按住CTRL，滾動鼠標滾輪可自由縮放

IGBT短路失效機理

IGBT負載短路下的幾種后果

(1) 超過熱極限：半導體的本征溫度極限為250℃，當結溫超過本征溫度，器件將喪失阻斷能力，IGBT負載短路時，由于短路電流時結溫升 高，一旦超過其熱極限時，門級保護也相應失效。

(2) 電流擎住效應：正常工作電流下，IGBT由于薄層電阻Rs很小，沒有電流擎住現象，但在短路狀態下，由于短路電流很大，當Rs上的壓降 高于0.7V時，使J1正偏，產生電流擎住，門級便失去電壓控制。

(3) 關斷過電壓：為了抑制短路電流，當故障發生時，控制電路立即撤去正門級電壓，將IGBT關斷，短路電流相應下降。由于短路電流大， 因此，關斷中電流下降率很高，在布線電感中將感生很高的電壓，尤其是在器件內封裝引線電感上的這種感應電壓很難抑制，它將使器件有過電流變為關斷過電壓而失效。

IGBT過流保護方法

(1) 減壓法：是指在故障出現時，降低門級電壓。由于短路電流比例于外加正門級電壓Ug1，因此在故障時，可將正門級電壓降低。

(2) 切斷脈沖方法：由于在過流時，Uce電壓升高，我們利用檢測集電極電壓的方法來判斷是否過流，如果過流，就切斷觸發脈沖。同時盡 量采用軟關斷方式，緩解短路電流的下降率，避免產生過電壓造成對IGBT的損壞。