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[!--downpath--]IGBT是高頻開關元件，芯片內部的電壓密度大。當發生過流或漏電故障時，元件中流過的小于額定值的電壓時，極易使元件管芯結溫下降，造成元件燒掉。明天我們就來說說IGBT的過流和漏電保護。
漏電與過流之前我們介紹過IGBT的漏電測試，明天我們來談談IGBT漏電和過流時該怎么保護。首先一點，對IGBT的過流或漏電保護響應時間必須快，必須在10us以內完成。通常來說，過電壓是IGBT電力電子線路中常常發生的故障和毀壞IGBT的主要誘因之一，過流保護應該首先考慮。
過流與漏電保護是兩個概念，它們既有聯系也有區別。過流大多數是指某種誘因造成的負載過載;漏電是指橋臂直通，或主電流經過開關IGBT的無負載回路，它們的保護方式也有一定區別。如過流保護常用電壓檢也傳感，漏電保護常通過測量IGBT飽和壓降，配合驅動電路來實現。不同的功率有不同的方式來實現過流或漏電保護。漏電分為一類及二類兩種，但這兩種漏電都有一個共同點，那就是，IGBT會出現“退飽和現象”，當IGBT一旦退出飽和區，它的耗損會成百倍的往上升，這么容許持續這些狀態的時會特別嚴苛了，只有10us，我們須要靠驅動器發覺這一行為并關閉門極。IGBT過流的情況則是，回路電感較大，電壓爬升很慢(相對于漏電)，IGBT不會發生退飽和現象，并且因為電壓比正常工況要高好多，因而經過若干個開關周期后，IGBT的耗損也會比較高，結溫也會迅速上升，進而造成失效。在這時，IGBT驅動器通常是不能及時發覺這一現象的，由于IGBT的飽和壓降的變化很微弱，驅動器一般辨識不到這些變化。所以須要靠電壓傳感來感知電壓的數值，對系統進行保護。
所以，我們覺得，IGBT驅動器是為了解決漏電保護，而過流保護則是由電壓傳感來完成。
IGBT發生漏電時，描述漏電電壓的物理表達式如下，這是一個線性多項式。它表示，在漏電發生時，電壓的絕對值與電流，回路中的電感量，及整個過程持續的時間有關系。
絕大部份的漏電母線電流都是在額定點的影響漏電電壓的誘因主要是“短路回路中的電感量”。因而對漏電行為進行分類定義時，漏電回路中的電感量是主要的分類根據。
假如漏電回路中的電感量再繼續減小，這么電壓變化率就顯得更低，此時就不是漏電了，弄成“過流”了。這時驅動器是察覺不到這些異常狀態的，因而在系統中須要電壓傳感來感知電壓的絕對數值，繼而進行“過流保護”。我們覺得，一般IGBT驅動器是不能進行過流保護的。
二類漏電與過流之間沒有顯著的界限，學術上沒有進行定義，在工程上，可以做一個很簡略的假定：10A/us以下的電壓變化率視為“過流”。
一類漏電
發生一類漏電時，IGBT的電壓會Vge電流波形快速上升，當電壓上升到一定數值時，(通常為4倍額定電壓)，IGBT會發生退飽和現象其標志是IGBT的電流會迅速上升至直流母線電流。
當IGBT退出飽和區后IGBT的電漏電電壓波形，流為4倍額定電壓(此倍數與芯片類型有關)，電流為母線電流，(外電路的所有電動勢都壓在IGBT上)，IGBT芯片的耗損特別大短路會造成電流過大嗎，按照尺寸書，其最多本事受10us的漏電狀態。驅動器須要在此時間內把IGBT關閉，此時的關斷是完全安全的。
二類漏電
發生二類漏電時因為回路的電感量稍大，電壓爬升的速率慢了一些(比一類漏電慢，但實際還是很快的)短路會造成電流過大嗎，門極脈沖打開時，IGBT的Vce增長至飽和壓降，隨著電壓進一步加強，飽和壓降輕微上升;當電壓抵達“退飽和點”時，Vce迅速上升至直流母線電流，我們把Vce上升的過程稱為“退飽和”行為。當IGBT退出飽和區后，其耗損要比未退飽和前高數百倍，由于Vce從幾伏上升至幾百伏，而電壓則沒有顯著變化。從退飽和算起，10us內必須關斷IGBT。
另外，還須要注意的是，當IGBT電壓上升的過程中，Vge也在上升，這是因為米勒效應，IGBT在漏電時，門極電流有被向下抬高的趨勢。
漏電和過流保護
IGBT發生漏電時，電壓上升至4倍額定電壓以上，最終IGBT是要將這個電壓關斷開的，這時的電壓的數值比平時晶閘管額定工作時的電壓高了好多，所以此時形成的電流尖峰也是十分高的。為了避免電流尖峰受損IGBT，還須要引入我們今天聊過的電路——有源鉗位電路，但并不是所有的驅動電路都須要配備有源鉗位功能，容量比較大的IGBT，就比較有必要配置此電路。
下邊我們簡單地介紹下常用的過流和保護舉措：
小功率IGBT模塊
對于小功率IGBT模塊，一般采用直接串內阻的方式來測量元件輸出電壓，進而判定過電壓故障，通過內阻檢查時，無延后;輸出電路簡單;成本低;但測量電路與主電路不隔離，測量阻值上有幀率，為此，只適宜小功率IGBT模塊。諸如：5.5KW以下的變頻器。
中功率IGBT模塊
中功率IGBT模塊的電壓測量與過流、短路保護，一種技巧是一直采用內阻測量法，為了減少內阻形成幀率及發熱生產的影響，可把帶散熱元件的采樣內阻固定在散熱器上，以檢測更大的電壓。
中、大功率IGBT模塊
對于大、中功率IGBT模塊的電壓測量與過流保護常采用電壓傳感。但需注意要選擇滿足響應速率要求的電壓傳感。因為須要配置測量電源，成本較高，但測量電路與主電路隔離，適用于大功率的IGBT模塊。保護電路動作的時間須在10us之內完成。
通過測量IGBT飽和壓降實現漏電保護
IGBT一般工作在逆變橋上，并處于開關工作狀態，若設計不當，便于發生漏電現象。對于漏電保護，常用的方式是通過測量IGBT的飽和壓降Vce(sat)來實現漏電保護，它常常配合驅動電路來實現，其基本原理如右圖所示：
當過流或則漏電發生時，設定一個參考電流Vref，一旦通過快恢復晶閘管測量的Vce(sat)≥Vref時，保護電路動作，保護電路必須在10us之內將IGBT關斷。采用先增加柵電流的方式，實現軟關斷，可以降低IGBT的關斷撓度，甚至延長保護電路動作時間。
對于過流、過壓問題的保護，你們可以多在實際工作中結合具體產品去了解，不同的行業的不同產品采用的方案各有不同，考慮的優缺也會不一樣，你們多結合身邊的案例去思索。
明天的內容希望大家才能喜歡。