IGBT 的驱动与保护技术
IGBT驱动电路原理与保护电路
IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT（Insulated-Gate Bipolar Transistor）驱动电路主要由三部分组成：信号隔离部分、驱动信号放大部分和保护电路。
信号隔离部分是将输入信号与输出信号进行隔离，防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生影响。
常用的信号隔离方法有变压器隔离、光电隔离和互感器隔离等。
其中，光电隔离是最常用的方法之一，它通过输入端的光电耦合器将电信号转换成光信号，通过光电隔离再将光信号转换为电信号输出。
这样可以有效防止输入信号中的噪声和干扰对输出信号产生干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
驱动信号放大部分是将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制IGBT的导通和关断。
驱动信号放大部分一般采用功放电路，常用的放大器有晶体管放大器和运放放大器。
通过合理选择放大器的工作点和增益，可以将输入信号进行适当放大，提高系统的灵敏度和响应速度，以确保IGBT的正常工作。
保护电路是为了保护IGBT免受电路中的过电流、过电压等异常情况的损害而设计的。
保护电路一般包括过流保护、过压保护、过温保护和短路保护等功能。
过流保护通过在电路中增加电流传感器来检测电流的变化，一旦电流超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。
过压保护通过在电路中增加电压传感器来检测电压的变化，一旦电压超过设定值就会触发保护，例如通过切断电源来防止IGBT损坏。
过温保护通过在IGBT芯片上增加温度传感器来检测芯片温度的变化，一旦温度超过设定值就会触发保护，例如通过减小驱动信号的幅度来降低功耗和温度。
短路保护通过在电路中增加短路检测电路，一旦检测到短路就会触发保护，例如通过立即切断电源来防止IGBT损坏。
总之，IGBT驱动电路的原理是通过信号隔离部分将输入信号与输出信号进行隔离，通过驱动信号放大部分将输入信号进行放大，以驱动IGBT的门极电压，控制其导通和关断。
同时，通过保护电路对IGBT进行多重防护，保证其在电路异常情况下的正常工作，提高系统的可靠性和稳定性。
IGBT各种驱动、保护
Roh ——沟道电阻。
通态电流Ids可用下式表示：
Ids=(1+Bpnp)Imos
(2－ 15）
式中Imos——流过MOSFET的电流。
由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V的IGBT通态压
降为2～3V。
IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。
2．动态特性IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏
当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N 一层的空穴（少子），对N 一 层进行电导调制，减小N 一层的电阻，使IGBT在高电压 时，也具有低的通态电 压。 IGBT的工作特性包括静态和动态两类： 1．静态特性IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。
IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的 关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控 制，Ugs越高 Id 越大。它与 GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态 下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无 N+缓冲区，则正 反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只 能达到几 十伏水平，因此限制了IGB的某些应用范围。
IGBT的简介
IGBT的基本结构
绝缘栅双极晶体管本质上是一个场效应晶体管，只是在漏极和漏区之间多
了一个P型层。根据国际电工委员会 IEC／TC（CO）1339文件建议，其各部分名
称基本沿用场效应晶体管的相应命名。
图2－53所示为一个N沟道增强型
绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，
附于其上的电极称为源极。N+区称为漏
IGBT驱动电路设计与保护
IGBT驱动电路设计与保护IGBT驱动电路是一种用于驱动功率电子器件IGBT（绝缘栅双极型晶体管）的电路，主要用于功率电子应用中的开关控制和保护。
IGBT驱动电路的设计和保护对于确保系统稳定和损坏防止非常重要。
本文将阐述IGBT驱动电路的设计和保护的重要性，并介绍一些常用的IGBT驱动电路设计和保护策略。
一、IGBT驱动电路设计的重要性IGBT是一种高压高电流开关设备，用于控制电流和电压的转换。
因此，IGBT驱动电路具有以下几个重要的设计考虑因素：1.提供足够的电流和电压：IGBT需要足够的电流和电压来确保快速而稳定的开关动作。
因此，驱动电路必须能够提供足够的电流和电压给IGBT。
2.控制IGBT的开关速度：IGBT的开关速度直接影响系统的动态响应和效率。
驱动电路设计必须能够准确控制IGBT的开关速度，以满足系统要求。
3.抵抗环境干扰：由于IGBT驱动电路通常工作在工业环境中，如电磁干扰、温度变化和振动等因素都会对电路的性能产生影响。
因此，设计的驱动电路必须具有足够的抗干扰能力。
二、IGBT驱动电路的设计策略以下是一些常用的IGBT驱动电路设计策略：1.确定驱动电源：根据所需要的电流和电压的大小，选择合适的电源。
一般来说，电源的输出电流应该比IGBT的工作电流大一些，以确保正常工作。
2.确定驱动信号：驱动信号的频率和幅度对于控制IGBT的开关速度非常重要。
根据需求，选择合适的驱动信号频率和幅度。
3.防止电源噪声：使用滤波电路来防止电源噪声对驱动电路的干扰。
滤波电路通常包括电源电容器和滤波电感器。
4.保证信号传输可靠性：使用合适的隔离电路和保护电路来确保信号传输的可靠性。
隔离电路可以防止由于地线干扰引起的信号失真，保护电路可以防止由于过电流和过压导致的IGBT损坏。
三、IGBT驱动电路的保护策略以下是一些常用的IGBT驱动电路保护策略：1.过电流保护：使用合适的过电流保护电路来保护IGBT免受过电流损害。
IGBT驱动电路原理及保护电路
驱动的作用是将输出的脉冲进行功率放大,以驱动.保证的可靠工作,驱动电路起着至关重要的作用,对IGBT驱动电路的基本要求如下：1 提供适当的正向和反向输出,使IGBT可靠的开通和关断;2 提供足够大的瞬态功率或瞬时,使IGBT能迅速建立栅控电场而导通;3 尽可能小的输入输出延迟时间,以提高工作效率;4 足够高的输入输出电气隔离性能,使信号电路与栅极驱动电路绝缘;5 具有灵敏的过流保护能力;第一种驱动电路EXB841/840EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us 以后IGBT正常开通,VCE下降至3V左右,6脚电压被钳制在8V左右,由于VS1稳压值是13V,所以不会被,V3不导通,E点的电位约为20V,VD,截止,不影响V4和V5正常工作;当14脚和15脚无电流流过,则V1和V2导通,V2的导通使V4截止、V5导通,IGBT栅极电荷通过V5迅速放电,引脚3电位下降至0V,是IGBT 栅一射间承受5V左右的负偏压,IGBT可靠关断,同时VCE的迅速上升使引脚6“悬空”.C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通,后续电路不动作,IGBT正常关断;如有过流发生,IGBT的V CE过大使得VD2截止,使得VS1击穿,V3导通,C4通过R7放电,D点电位下降,从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低 ,完成慢关断,实现对IGBT的保护;由EXB841实现过流保护的过程可知,EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压,6脚的电压不仅与VCE 有关,还和二极管VD2的导通电压Vd有关;典型接线方法如图2,使用时注意如下几点：a、 IGBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长一般应该小于1m,并且应该采用双绞线接法,防止干扰;b、由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲,增加IGBT栅极串联RG有利于其安全工作;但是栅极RG不能太大也不能太小,如果 RG增大,则开通关断时间延长,使得开通能耗增加;相反,如果RG太小,则使得di/dt增加,容易产生误导通;c、图中C用来吸收由连接引起的供电电压变化,并不是的供电,一般取值为47 F.d、 6脚过电流保护取样信号连接端,通过接IGBT集电极;e、 14、15接驱动信号,一般14脚接脉冲形成部分的地,15脚接输入信号的正端,15端的输入电流一般应该小于20mA,故在15脚前加限流 ;f、为了保证可靠的关断与导通,在栅射极加;第二种 M57959L/M57962L厚膜驱动电路M57959L/M57962L厚膜驱动电路采用双电源+15V,-10V供电,输出负偏压为-10V,输入输出与 TTL电平兼容,配有短路/过载保护和封闭性短路保护功能,同时具有延时保护特性;其分别适合于驱动1200V/100A、600V/200A和1200V/400A、600V/600A及其以下的 IGBT.M57959L/M57962L在驱动中小功率的IGBT时,驱动效果和各项性能表现优良,但当其工作在高频下时,其脉冲前后沿变的较差,即信号的最大传输宽度受到限制;且厚膜内部采用印刷电路板设计,散热不是很好,容易因过热造成内部器件的烧毁;日本三菱公司的M57959L集成IGBT专用驱动芯片它可以作为600V/200A 或者1200V/100A的IGBT驱动;其最高也达40K,采用双电源供电+15V和-15V输出电流峰值为±2A,M57959L有以下特点：1 采用光耦实现电器隔离,光耦是快速型的,适合20KHz左右的高频开关运行,光耦的原边已串联限流电阻,可将5V电压直接加到输入侧;2 如果采用双电源驱动技术,输出负栅压比较高,电源电压的极限值为+18V/-15V,一般取+15V/-10V.3 信号传输延迟时间短,低电平-高电平的传输延时以及高电平-低电平的传输延时时间都在1.5μs以下;4 具有过流保护功能;M57962L通过检测IGBT的饱和压降来判断IGBT是否过流,一旦过流,M57962L就会将对IGBT实施软关断,并输出过流故障信号;5 M57959的内部结构如图所示,这一电路的驱动部分与EXB系列相仿,但是过流保护方面有所不同;过流检测仍采用电压采样,电路特点是采用栅压缓降,实现IGBT软关断,避免了关断中过电压和大电流冲击;另外,在关断过程中,输入控制信号的状态失去作用,既保护关断是在封闭状态中完成的;当保护开始时,立即送出故障信号,目的是切断控制信号,包括电路中其它有源器件;第三种 2SD315A集成驱动模块集成驱动模块采用+15V单电源供电,内部集成有过流保护电路,其最大的特点是具有安全性、智能性与易用性;2SD315A能输出很大的峰值电流最大瞬时输出电流可达±15A,具有很强的驱动能力和很高的隔离电压能力4000V;2SD315A具有两个驱动输出通道,适合于驱动等级为1200V/1700V极其以上的两个单管或一个半桥式的双单元大功率IGBT模块;其中在作为半桥驱动器使用的时候,可以很方便地设置死区时间;2SD315A内部主要有三大功能模块构成,分别是LDILog To Driver Interface,逻辑驱动转换接口、IGDIntelligent Gate Driver,智能门极驱动和输入与输出相互绝缘的DC/DC转换器;当外部输入信号后,由LDI进行处理,为保证信号不受外界条件的干扰,处理过的信号在进入IGD前需用高频隔离进行电气隔离;从隔离变压器另一侧接收到的信号首先在IGD单元进行,并把解码后的PWM信号进行放大±15V/±15A以驱动外接大功率.当智能门极驱动单元IGD内的过流和短路保护检测到发生过流和短路故障时,由封锁时间逻辑电路和状态确认电路产生相应的和封锁时间,并把此时的状态信号进行编码送到逻辑控制单元LDI.LDI单元对传送来的IGBT工作状态信号进行解码处理,使之在控制回路中得以处理;为防止2SD315A的两路输出驱动信号相互干扰 ,由DC/DC转换器提供彼此隔离的供电;2SD315使用时注意事项：a、工作模式驱动模块的模式选择端MOD外接+15V,输入引脚RC1和RC2接地,为直接工作模式;逻辑控制采用+15V,信号输入管脚InA、InB连接在一起接收来自的脉冲信号;2SD315A的SO1和SO2两只管脚输出通道的工作状态;当MOD接地时,MOD接地;通常半桥模式都是驱动一个直流母线上的一个桥臂,为避免上下桥臂直通必须设置死区时间,在死区时间里两个管子同时关断;因此,RC 1, RC2端子必须根据要求外接RC网络来产生死区时间,死区时间一般可以从100n,到几个ms.图中所示的RC 1, RC2分别连接lOk.的和100pF的,这样产生的死区时间大约是500ns.b、端口VL/Reset这个端子是用来定义具有施密特性质的输入InA和InB的,使得输入在2/3VL时开通,在I/3 VL时作为关断信号;当PWM信号是TTL电平时, 该端子连接如图3-5所示,当输入InA和InB信号为15V的时候,该端子应该通过一个大约1K左右的连接到++15V电源上,这样开启和关断分别应该是lov和5V.另外,输入UL/Reset端还有另外的功能：如果其接地,则逻辑驱动接口单元l.DI001内的错误信息被清除;c、门极输出端门极输出Gx端子接电力半导体的门极,当SCALE驱动器用15V供电的时候,门极输出土15V.负的门极电压由驱动器内部产生;使用如图3-6 结构的电路可以实现开通和关断的速度的不一样,增加了用户使用的灵活性;d、布局和布线驱动器应该尽可能近的和功率半导体放在一起,这样从驱动器到电力的引线就会尽可能的短,一般来说驱动器的连线尽量不要长过10厘米;同时一般要求到集电极和发射极的引线采用绞合线,还有可以在IGBT的门极和发射极之间连接一对齐纳15~18V 来保护IGBT不会被;驱动模块的模式选择端MOD外接+15V电源,输入引脚RC1和RC2接地,为直接工作模式;逻辑控制电平采用+15V,信号输入管脚 InA、InB连接在一起接收来自单片机的脉冲信号,进行同步控制;2SD315A的SO1和SO2两只管脚外接三极管和光耦用来向单片机输出两输出通道的工作状态,其输出端结构皆为集电极开路输出,可以通过外接以适用于各种电平逻辑;在管脚SO1、SO2和电源之间,以及VisoX 和LSX之间加进行故障指示;正常情况下SO1和SO2输出皆为高电平,上电后D3和D4先亮,延时几秒后熄灭,同时D8和D15发亮;当检测到故障信号时,SO1和SO2的输出电平被拉低到地,即D3和D4发亮,同时D8和D15闪烁;2SD315A是通过监测 UCEsat来判断回路是否短路和过流,当检测到一路或两路发生过流现象时,检测电路会把异常状态回馈到驱动模块,驱动模块内部会产生一个故障信号并将它锁存,锁存时间为1s,在这段时间内,驱动模块不再输出信号,而是将两组IGBT及时关断予以保护;同时,状态输出管脚SO1和SO2的高电平被拉低,光耦TLP521导通,两路状态信号通过74LS32送给单片机;为防止因关断速度太快在IGBT的集电极上产生很高的反,在门极输出端采用如图3.11所示的电路结构实现开通和关断速度的不同;开通时门极为3.4Ω,关断时电阻为6.8Ω,采用快恢复型,这样就使关断速度下降到安全水平;这是一张缩略图,点击可放大;按住L,滚动滚轮可自由缩放IGBT短路失效机理IGBT短路下的几种后果1 超过热极限：半导体的本征温度极限为250℃,当结温超过本征温度,器件将丧失阻断能力,IGBT负载短路时,由于短路时结温升高,一旦超过其热极限时,门级保护也相应失效;2 电流擎住效应：正常工作电流下,IGBT由于薄层电阻Rs很小,没有电流擎住现象,但在短路状态下,由于短路电流很大,当Rs上的压降高于0.7V时,使J1正偏,产生电流擎住,门级便失去电压控制;3 关断过电压：为了抑制短路电流,当故障发生时,控制电路立即撤去正门级电压,将IGBT关断,短路电流相应下降;由于短路电流大, 因此,关断中电流下降率很高,在布线中将感生很高的电压,尤其是在器件内封装引线上的这种感应电压很难抑制,它将使器件有过电流变为关断过电压而失效IGBT过流保护方法1 减压法：是指在故障出现时,降低门级电压;由于短路电流比例于外加正门级电压Ug1,因此在故障时,可将正门级电压降低;2 切断脉冲方法：由于在过流时,Uce电压升高,我们利用检测集电极电压的方法来判断是否过流,如果过流,就切断触发脉冲;同时尽量采用软关断方式,缓解短路电流的下降率,避免产生过电压造成对IGBT的损坏;单端式RCD关断缓冲吸收电路在开关过程中,如果没有缓冲吸收电路的保护,器件容易同时承受高电压大电流,造成PN结温度上升,容易损坏;。
IGBT模块驱动技术及应用
二、IGBT驱动与保护
驱动线
IGBT驱动线在设计过程中，尽量设计短，并双绞。
二、IGBT驱动与保护
结温
高结温将有助于减少在高杂散电感条件下的震荡
二、IGBT驱动与保护
二、IGBT驱动与保护
Vce尖峰
Vce尖峰电压由IGBT关断过程中杂散电感及二极管反向恢复产生。
L=85nH
L=185nH
衡IGBT的通态损耗和开关损耗。
一、IGBT基本原理
（2）非穿通（NPT）型IGBT
与PT型IGBT不同，NPT型IGBT以掺杂的N-
栅极
发射极
基区为衬底，P掺杂发射区设计的很薄，没有
PT型IGBT的N型缓冲区，这样在阻断状态，电
场只在N型衬底内存在。因为电场不再“穿
通”N型衬底，因此被称为“非穿通”型IGBT。
针对感性负载，为了防止过压，IGBT需要
并联一个续流二极管给电流提供续流回路。RC
N+
P
IGBT并不是简单的在外部并联一个半导体二极
管，而是在半导体内部实现了一个二极管，主
N-基区
（衬底）
要用于谐振电路、硬开关电路中。
N场终止层
P
N
集电极
P
一、IGBT基本原理
英飞凌IGBT
二、IGBT驱动与保护
IGBT模块驱动技术及应用
一、IGBT基本原理
目
录
二、IGBT驱动与保护
三、双脉冲测试
四、安全工作区
一、IGBT基本原理
1. IGBT基本介绍
IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor）绝缘栅双极型晶体管
IGBT之父:Jayant Baliga(贾杨.巴利加)教授（20世纪80年代发明）
IGBT驱动电路设计与保护
IGBT模块驱动及保护电路设计1 引言IGBT是MOSFET与双极晶体管的复合器件。
它既有MOSFET易驱动的特点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。
其频率特性介于MOSFET与功率晶体管之间，可正常工作于几十kHz频率范围内，故在较高频率的大、中功率应用中占据了主导地位。
IGBT 是电压控制型器件，在它的栅极?发射极间施加十几V的直流电压，只有μA级的漏电流流过，基本上不消耗功率。
但IGBT的栅极?发射极间存在着较大的寄生电容（几千至上万pF），在驱动脉冲电压的上升及下降沿需要提供数A的充放电电流，才能满足开通和关断的动态要求，这使得它的驱动电路也必须输出一定的峰值电流。
IGBT作为一种大功率的复合器件，存在着过流时可能发生锁定现象而造成损坏的问题。
在过流时如采用一般的速度封锁栅极电压，过高的电流变化率会引起过电压，为此需要采用软关断技术，因而掌握好IGBT的驱动和保护特性是十分必要的。
2 栅极特性IGBT的栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。
由于此氧化膜很薄，其击穿电压一般只能达到20～30V，因此栅极击穿是IGBT失效的常见原因之一。
在应用中有时虽然保证了栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和栅极－集电极间的电容耦合，也会产生使氧化层损坏的振荡电压。
为此。
通常采用绞线来传送驱动信号，以减小寄生电感。
在栅极连线中串联小电阻也可以抑制振荡电压。
由于IGBT的栅极－发射极和栅极－集电极间存在着分布电容Cge和Cgc，以及发射极驱动电路中存在有分布电感Le，这些分布参数的影响，使得IGBT 的实际驱动波形与理想驱动波形不完全相同，并产生了不利于IGBT开通和关断的因素。
这可以用带续流二极管的电感负载电路（见图1）得到验证。
(a)等效电路(b)开通波形图1 IGBT开关等效电路和开通波形在t0时刻，栅极驱动电压开始上升，此时影响栅极电压uge上升斜率的主要因素只有Rg和Cge，栅极电压上升较快。
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理
IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理IGBT高压大功率驱动和保护电路的应用及原理通过对功率器件IGBT的工作特性分析、驱动要求和保护方法等讨论，介绍了的一种可驱动高压大功率IGBT的集成驱动模块HCPL-3I6J的应用关键词：IGBT；驱动保护电路；电源IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用。
IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSFET的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。
但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境。
因此，IGBT 的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节。
为解决IGBT的可靠驱动问题，国外各IGBT生产厂家或从事IGBT应用的企业开发出了众多的IGBT驱动集成电路或模块，如国内常用的日本富士公司生产的EXB8系列，三菱电机公司生产的M579系列，美国IR公司生产的IR21系列等。
但是，EXB8系列、M579系列和IR21系列没有软关断和电源电压欠压保护功能，而惠普生产的HCLP一316J有过流保护、欠压保护和1GBT软关断的功能，且价格相对便宜，因此，本文将对其进行研究，并给出1700V，200～300A IGBT的驱动和保护电路。
1 IGBT的工作特性IGBT是一种电压型控制器件，它所需要的驱动电流与驱动功率非常小，可直接与模拟或数字功能块相接而不须加任何附加接口电路。
IGBT的导通与关断是由栅极电压UGE来控制的，当UGE大于开启电压UGE(th)时IGBT导通，当栅极和发射极间施加反向或不加信号时，IGBT被关断。
IGBT与普通晶体三极管一样，可工作在线性放大区、饱和区和截止区，其主要作为开关器件应用。
在驱动电路中主要研究IGBT的饱和导通和截止两个状态，使其开通上升沿和关断下降沿都比较陡峭。
2 IGBT驱动电路要求在设计IGBT驱动时必须注意以下几点。
IGBT驱动电路原理与保护电路
IGBT驱动电路原理与保护电路IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）驱动电路是一种用于控制和驱动IGBT器件的电路，用于将低功率信号转化为高功率信号，以实现对IGBT器件的控制。
IGBT驱动电路通常由输入电路、隔离电路、输出电路和保护电路组成。
下面将详细介绍IGBT驱动电路的原理和保护电路的作用。
IGBT驱动电路的主要工作原理是通过输入信号的变化来控制IGBT的通断，从而实现对高功率负载的控制。
IGBT驱动电路一般采用CMOS电路设计，以确保高噪声抑制和良好的电磁兼容性。
常见的IGBT驱动电路分为光耦隔离和变压器隔离两种。
光耦隔离驱动电路是将输入信号与输出信号通过光电耦合器隔离，在高功率环境下提供了良好的隔离和保护。
光电耦合器的输入端通常由输入信号发生器驱动，而输出端则连接到IGBT的控制极，实现信号的传输和控制。
光耦隔离驱动电路在功率轻载和带负载的情况下都能提供良好的电气隔离，提高了系统的可靠性和稳定性。
变压器隔离驱动电路是通过变压器来实现输入和输出信号的隔离。
输入信号通过变压器的一侧传输，然后通过变压器的另一侧连接到IGBT的控制极。
变压器隔离驱动电路具有较高的耐受电压和电流能力，并能抵御噪声和干扰的影响。
IGBT保护电路的作用：IGBT是一种高功率开关设备，在工作过程中容易受到电流过大、电压过高、温度过高等因素的影响，导致过热、短路甚至损坏。
因此，为了保护IGBT设备的正常工作和延长其使用寿命，需要在IGBT驱动电路中添加一些保护电路。
常见的IGBT保护电路包括过流保护、过压保护和过温保护。
过流保护电路通过检测IGBT芯片上的电流大小来保护器件的工作。
当电流超过预设值时，保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过大电流通过IGBT。
这样可以防止IGBT芯片发生过热和失效。
过压保护电路通过监测IGBT器件上的电压来保护该器件的工作。
当电压超过正常工作范围时，保护电路会通过切断电源或降低输入信号的方式来阻止过高电压对IGBT芯片的损害。
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IGBT 的驱动与保护技术
作者：中国超声波设备网来自：转载发布时间：2005-11-11 19:51:31
1 ．IGBT的驱动条件驱动条件与IGBT的特性密切相关。
设计栅极驱动电路时，应特别注意开通特性、负载短路能力和 dUds／dt引起的误触发等问题。
正偏置电压Uge增加，通态电压下降，开通能耗Eon也下降，分别如图2－6
2 a 和b所示。
由图中还可看出，若十Uge 固定不变时，导通电压将随漏极电流增大而增高，开通损耗将随结温升高而升高。
负偏电压一Uge直接影响IGBT的可靠运行，负偏电压增高时漏极浪涌电流明显下降，对关断能耗无显著影响，－Uge与集电极浪涌电流和关断能耗Eoff 的关系分别如图 2－
63 a 和 b所示。
门极电阻Rg 增加，将使IGBT 的开通与关断时间增加；因而使开通与关断能耗均增加。
而门极电阻减少，则又使di/dt 增大，可能引发IGBT 误导通，同时Rg 上的损耗也有所增加。
具体关系如图2-64 。
由上述不难得知：IGBT 的特性随门板驱动条件的变化而变化, 就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化一样。
但是IGBT 所有特性不能同时最佳化。
双极型晶体管的开关特性随基极驱动条件（Ib1 ，Ib2 ）而变化。
然而，对于 IGBT 来说，正如图 2 －63 和图 2 －64 所示，门极驱动条件仅对其关断特性略有影响。
因此，我们应将更多的注意力放在IGBT 的开通、短路负载容量上。
对驱动电路的要求可归纳如下：
l ） IGBT 与 MOSFET 都是电压驱动，都具有一个 2 ． 5 ～5V 的阈值电压，有一个
容性输入阻抗，因此IGBT 对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠，要保证有一条低阻抗值的放电回路，即驱动电路与IGBT 的连线要尽量短。
2 ）用内阻小的驱动源对栅极电容充放电，以保证栅极控制电压Uge, 有足够陡的前后沿，使IGBT 的开关损耗尽量小。
另外，IGBT 开通后，栅极驱动源应能提供足够的功率，使IGBT 不退出饱和而损坏。
3 ）驱动电路要能传递几十 kHz 的脉冲信号。
4 ）驱动电平十Uge 也必须综合考虑。
＋Uge 增大时， IGBT 通态压降和开通损耗均下降，但负载短路时的Ic 增大，IGBT 能承受短路电流的时间减小，对其安全不利，因此在有短路过程的设备中Uge 应选得小些，一般选 12 ～ 15V 。
5 ）在关断过程中，为尽快抽取 PNP 管的存储电荷，须施加一负偏压Uge, 但它受IGBT 的
G 、 E 间最大反向耐压限制，一般取--1v — -- 10V 。
6 ）在大电感负载下，IGBT 的开关时间不能太短，以限制出di/dt 形成的尖峰电压，确保IGBT 的安全。
7 ）由于 IGBT 在电力电子设备中多用于高压场合，故驱动电路与控制电路在电位上应严格隔离。
8 ） IGBT 的栅极驱动电路应尽可能简单实用，最好自身带有对IGBT 的保护功能，有较强的抗干扰能力。