圖9　過流檢測電路

3.4.2　欠壓檢測及保護
　　一般情況下，igbt柵極電壓vge需15v才能使igbt進入深飽和;如果vge低于13v，在大電流時，ce之間過高的導通壓降將使igbt芯片溫度急劇上升;當柵極電壓低于10v，igbt將工作于線性區并且很快因過熱而燒毀;因此需要對vge的電壓進行欠壓檢測。在2ed300c17-s、skypertmpro等全功能型驅動器的二次側上都集成了該功能。
3.4.3　溫度檢測及保護
　　在一些公司生產的igbt模塊上，還集成了溫度傳感器，只需將該溫度傳感器的信號連接到驅動器的相應檢測電路上，就能實現驅動器對igbt溫度的檢測。由于傳感器安放在igbt的芯片附近，可以更加真實地反映出igbt芯片的實際溫度，所以可以更加可靠地保護igbt模塊。
3.4.4　保護功能的邏輯處理
　　一旦igbt模塊出現了上述的任何一個故障，都需要進入保護狀態，所以保護功能的邏輯處理是最關鍵的一環，也是最難于設計的一環，而且一般也是由設計工程師自己來開發完成的。它的處理原則是:當某一只igbt出現了故障，要求保護邏輯處理做到:
(1)盡可能不停機;
(2)要防止事故進一步擴大;
(3)要求對報警信號進行真假的甄別。
這需要采取軟件與硬件結合設計的方法來實現“智能保護邏輯處理”。系統不同，管理保護的邏輯處理設計也不同。一般采取的措施是:首先安全關斷“問題igbt”，然后根據系統的要求判斷是否需要關斷更多的igbt，直至停機。同時要求每一個步驟都設定一個合適的延時，以便濾除偽信號。
3.5　短脈沖抑制功能
　　在驅動信號的傳輸過程中，由于干擾、計算誤差等原因會造成在驅動信號上出現一些短脈沖，也叫“毛刺”;如果驅動器按照這些短脈沖進行相應的igbt開關，則會造成輸出波形變差，因此必須對此類短脈沖進行抑制。

圖10　短脈沖抑制功能

4　技術展望
4.1　門極驅動電壓提升
　　目前igbt的開通電壓一般采用+15v電壓源驅動，有人已經提出發展恒流源驅動的方法，認為可以克服igbt的“米勒”電容效應，使igbt的導通更加可靠。igbt的關斷電壓從最初的0v，到后來的-7v左右，低頻下普遍使用-15v。
4.2　逐個脈沖軟關斷
　　現在大部分大功率igbt驅動保護電路在正常運行時的關斷方式為硬關斷，只有在出現過流的情況下才會采用軟關斷的方式。而在感性負載情況之下，igbt關斷之后為了保持電流的連續性，必然會有一只續流二極管導通，此時會在功率母線的寄生電感上產生一個尖峰電壓:δv=l×di/dt，除了寄生電感l及關斷電流的大小影響之外，如果硬關斷越快，即dt越小，則尖峰電壓δv越高。而對于應用在較低頻狀況下的大功率igbt，由于電流在幾百安培，所以逐個脈沖進行軟關斷將會大大降低尖峰電壓δv，使尖峰電壓δv產生的干擾會大幅減小，可以提高系統的可靠性。一些igbt生產廠商也在著手開發具有軟關斷特性的igbt芯片。
4.3　過流檢測保護閾值(參考基準)設置方法
　　當前大部分大功率igbt驅動保護電路對過流檢測的保護閾值只有一個，一般常規值設在7v～9v。為了防止誤報警，出現了一些不同的閾值設置方法。
　　變閾值設置方法:在igbt從截止狀態剛剛進入飽和狀態期間(約幾個微秒至十幾個微秒)，保護閾值可以從15v(或者更高)按照一定的曲線降至常規設置值，可以避免在此期間的擾動的偽信號造成誤報警;
　　多閾值設置方法:為了更為符合實際的工況應用情況，降低停機率，可以采用多閾值保護。比如igbt的飽和壓降達到第一閾值時，采用降低柵極電壓的處理方式;達到更高的第二閾值時，才徹底關斷igbt。
4.4　更加貼近驅動對象
　　目前，針對各種工況下使用的igbt，例如高壓變頻器、ups、逆變焊機等應用場合，均有不同的大功率igbt驅動保護電路推出。這些驅動器的原理大致相同，但更加貼進各自的驅動對象。
4.5　與智能功率模塊(ipm)分別在不同的功率領域并行發展
　　ipm內部集成了驅動電路，只需提供控制信號即可工作，主要應用中小功率場合;而大功率igbt驅動保護電路一般用于大功率場合，對大功率的igbt進行驅動。隨著igbt生產工藝，硅片技術、驅動技術的不斷進步和發展，大功率igbt驅動保護電路與ipm均在各自的功率領域并行發展。

5　大功率igbt驅動保護電路發展所受到的的限制
　　成本價格的限制，是對大功率igbt驅動保護電路發展的最大限制。一個好的大功率igbt驅動保護電路面對要解決的問題較廣泛、復雜，可靠性的要求卻非常之高。所以成本因素極大地限制了全功能型大功率igbt驅動保護電路的發展，而價格適中的多功能型大功率igbt驅動保護電路是大多數工程師們的首選產品。對于肯在主回路上進行電流直接取樣投資的工程師來說，單一功能的驅動電路則是他們的首選。

6　結束語
　　大功率igbt驅動保護技術的發展完全是受到igbt發展的影響而發展的，隨著半導體技術的進一步發展，新的器件乃至新型的igbt的誕生，以及新的主回路拓撲的誕生，會出現更加新穎的驅動保護技術。?

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