現(xiàn)代電力電子技術(shù)

GMXD1B1.IGBT過(guò)電流保護(hù)方法。(1)IGBT開(kāi)關(guān)電路在負(fù)載短路下的后果分析

(2)過(guò)電流保護(hù)方法為在短路下保障器件安全，避免上述現(xiàn)象產(chǎn)生，應(yīng)采取正確的過(guò)電流保護(hù)方法。GMXD1B(1)IGBT開(kāi)關(guān)電路在負(fù)載短路下的后果分析1)超越熱極限：半導(dǎo)體的本征溫度為250℃，當(dāng)結(jié)溫超越本征溫度時(shí)，器件將喪失阻斷能力，當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，高短路電流使IGBT結(jié)溫上升，一旦超越其熱極限，柵極保護(hù)相應(yīng)失效。

2)電流擎?。涸谡ｋ娏飨?，IGBT由于薄層電阻很小，無(wú)電流擎住現(xiàn)象產(chǎn)生；但在短路時(shí)，由于短路電流很大，當(dāng)RS上的壓降高于0.7V時(shí)，J1正偏，引發(fā)電流擎住，柵壓失控。

3)關(guān)斷過(guò)電壓：為抑制短路電流，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，控制電路立即撤去正柵壓，將IGBT關(guān)斷，短路電流相應(yīng)下降，由于電流下降率很高，在布線(xiàn)電感中將感生很高電壓，尤其是器件內(nèi)引線(xiàn)電感上的感應(yīng)電壓很難抑制，它將使器件因過(guò)電流轉(zhuǎn)為關(guān)斷過(guò)電壓而失效。GMXD1B(2)過(guò)電流保護(hù)方法1)減壓法：指短路時(shí)，先降低柵壓，由前述，無(wú)論是過(guò)熱或電流擎住，均源于短路電流過(guò)大，而該電流比例于正柵壓Ug1，故障時(shí)先降低柵壓是抑制短路電流的有效辦法，如圖1-43a所示。

2)緩升法：指在關(guān)斷IGBT時(shí)，設(shè)法減低電流的下降率以減小布線(xiàn)電感上的感生電壓，避免關(guān)斷過(guò)電壓，有些文獻(xiàn)稱(chēng)之為軟關(guān)斷方式，當(dāng)然，延長(zhǎng)關(guān)斷過(guò)程勢(shì)必增加器件的關(guān)斷損耗，因此要酌情處理。GMXD1B(2)過(guò)電流保護(hù)方法

圖1-43采用降壓法抑制短路電流

a)電流持續(xù)期為10μsb)電流持續(xù)期長(zhǎng)于10μs

GMXD1B2.EXB840系列集成式驅(qū)動(dòng)芯片(1)主要性能指標(biāo)。

(2)工作原理分析GMXD1B(1)主要性能指標(biāo)1)最高工作頻率：40kHz

2)驅(qū)動(dòng)輸出電壓：±20V

3)光耦輸入電流：10mA

4)輸出柵流峰值：±4A

5)驅(qū)動(dòng)器件：300A/1.2kV的IGBT

6)短路屏蔽時(shí)間：1.3μsGMXD1B(1)主要性能指標(biāo)圖1-44集成式驅(qū)動(dòng)芯片EXB841

a)結(jié)構(gòu)圖b)原理圖c)接線(xiàn)圖

1—過(guò)電流保護(hù)電路2—信號(hào)隔離電路3—電壓放大電路GMXD1B(2)工作原理分析1)正常開(kāi)通過(guò)程：當(dāng)光耦器VLC1的輸入電流iP=10mA時(shí)，VLC1動(dòng)作并由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，圖1-44b中點(diǎn)?電位迅速下降為零，使V1和V2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，點(diǎn)?電位上升使V4相應(yīng)導(dǎo)通，V5截止，VG柵極通過(guò)Rg和V4接向驅(qū)動(dòng)電源(柵壓Ug1=15V，穩(wěn)壓管VDZ2的陰極與VG發(fā)射極相連，其擊穿電壓為5V，驅(qū)動(dòng)電源電壓UD=20V)，VG由斷態(tài)轉(zhuǎn)為通態(tài)，其端壓uce降至導(dǎo)通電壓Uce(sat)=3V，與此同時(shí)，由于V1截止使驅(qū)動(dòng)電源通過(guò)R3向C2充電，其時(shí)間常數(shù)為

2)正常關(guān)斷過(guò)程：當(dāng)VLC1的輸入電流iP=0，光耦器即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，原先對(duì)C1的鉗位作用解除，點(diǎn)?電位上升并使V1和V2導(dǎo)通，于是點(diǎn)?電位被鉗到零，從而使V4由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，V5由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，C2中儲(chǔ)能很快沿V1釋放，點(diǎn)?和○K電位降為零，保證VDZ1處于截止，VG可靠關(guān)斷。

3)異常導(dǎo)通保護(hù)過(guò)程：設(shè)VG已處通態(tài)，V1和V2截止，V4導(dǎo)通，V5截止，點(diǎn)?電位穩(wěn)定在8V左右，VDZ1截止，點(diǎn)?電位為20V，VD6反偏截止。GMXD1B3.M579系列芯片(1)正常關(guān)斷狀態(tài)控制信號(hào)uS=0，光耦器VLC1關(guān)斷，h=1(1代表高位，0代表低位，其他點(diǎn)類(lèi)推)，c=0，于是V1、V3截止，V2、V4導(dǎo)通。(2)正常導(dǎo)通狀態(tài)uS=1，VLC1導(dǎo)通，h=0，c=1，于是V1、V3導(dǎo)通(V2、V4截止)，Ug1=+15V，VG導(dǎo)通，uce下降，VD14導(dǎo)通，a=b=0，V7仍處導(dǎo)通，e=0，V6仍然截止，故VLC2也保持截止?fàn)顟B(tài)，電路無(wú)故障信號(hào)輸出。

(3)異常導(dǎo)通狀態(tài)設(shè)VG已處導(dǎo)通，電路中器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和各點(diǎn)電壓均與正常導(dǎo)通時(shí)相仿。GMXD1B3.M579系列芯片表1-14M57959L集成芯片中器件開(kāi)關(guān)狀態(tài)GMXD1B3.M579系列芯片圖1-45