现代电力电子技术

GMXD1B1.IGBT过电流保护方法。(1)IGBT开关电路在负载短路下的后果分析

(2)过电流保护方法为在短路下保障器件安全，避免上述现象产生，应采取正确的过电流保护方法。GMXD1B(1)IGBT开关电路在负载短路下的后果分析1)超越热极限：半导体的本征温度为250℃，当结温超越本征温度时，器件将丧失阻断能力，当负载短路时，高短路电流使IGBT结温上升，一旦超越其热极限，栅极保护相应失效。

2)电流擎住：在正常电流下，IGBT由于薄层电阻很小，无电流擎住现象产生；但在短路时，由于短路电流很大，当RS上的压降高于0.7V时，J1正偏，引发电流擎住，栅压失控。

3)关断过电压：为抑制短路电流，当故障发生时，控制电路立即撤去正栅压，将IGBT关断，短路电流相应下降，由于电流下降率很高，在布线电感中将感生很高电压，尤其是器件内引线电感上的感应电压很难抑制，它将使器件因过电流转为关断过电压而失效。GMXD1B(2)过电流保护方法1)减压法：指短路时，先降低栅压，由前述，无论是过热或电流擎住，均源于短路电流过大，而该电流比例于正栅压Ug1，故障时先降低栅压是抑制短路电流的有效办法，如图1-43a所示。

2)缓升法：指在关断IGBT时，设法减低电流的下降率以减小布线电感上的感生电压，避免关断过电压，有些文献称之为软关断方式，当然，延长关断过程势必增加器件的关断损耗，因此要酌情处理。GMXD1B(2)过电流保护方法

图1-43采用降压法抑制短路电流

a)电流持续期为10μsb)电流持续期长于10μs

GMXD1B2.EXB840系列集成式驱动芯片(1)主要性能指标。

(2)工作原理分析GMXD1B(1)主要性能指标1)最高工作频率：40kHz

2)驱动输出电压：±20V

3)光耦输入电流：10mA

4)输出栅流峰值：±4A

5)驱动器件：300A/1.2kV的IGBT

6)短路屏蔽时间：1.3μsGMXD1B(1)主要性能指标图1-44集成式驱动芯片EXB841

a)结构图b)原理图c)接线图

1—过电流保护电路2—信号隔离电路3—电压放大电路GMXD1B(2)工作原理分析1)正常开通过程：当光耦器VLC1的输入电流iP=10mA时，VLC1动作并由截止转为导通，图1-44b中点Ⓐ电位迅速下降为零，使V1和V2由导通转为截止，点Ⓓ电位上升使V4相应导通，V5截止，VG栅极通过Rg和V4接向驱动电源(栅压Ug1=15V，稳压管VDZ2的阴极与VG发射极相连，其击穿电压为5V，驱动电源电压UD=20V)，VG由断态转为通态，其端压uce降至导通电压Uce(sat)=3V，与此同时，由于V1截止使驱动电源通过R3向C2充电，其时间常数为

2)正常关断过程：当VLC1的输入电流iP=0，光耦器即由导通转为截止，原先对C1的钳位作用解除，点Ⓐ电位上升并使V1和V2导通，于是点Ⓓ电位被钳到零，从而使V4由导通转为截止，V5由截止转为导通，C2中储能很快沿V1释放，点Ⓑ和○K电位降为零，保证VDZ1处于截止，VG可靠关断。

3)异常导通保护过程：设VG已处通态，V1和V2截止，V4导通，V5截止，点Ⓑ电位稳定在8V左右，VDZ1截止，点Ⓔ电位为20V，VD6反偏截止。GMXD1B3.M579系列芯片(1)正常关断状态控制信号uS=0，光耦器VLC1关断，h=1(1代表高位，0代表低位，其他点类推)，c=0，于是V1、V3截止，V2、V4导通。(2)正常导通状态uS=1，VLC1导通，h=0，c=1，于是V1、V3导通(V2、V4截止)，Ug1=+15V，VG导通，uce下降，VD14导通，a=b=0，V7仍处导通，e=0，V6仍然截止，故VLC2也保持截止状态，电路无故障信号输出。

(3)异常导通状态设VG已处导通，电路中器件的开关状态和各点电压均与正常导通时相仿。GMXD1B3.M579系列芯片表1-14M57959L集成芯片中器件开关状态GMXD1B3.M579系列芯片图1-45