大功率晶体管的保护
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1．过流保护 GTR承受电流冲击的能力很弱，使用快速熔断器作为过流保护无任何意义，因为GTR可能先行烧毁。此时只能用电子开关的快速动作进行过流保护，其原则是在集电极电流未达破坏元件之值前就撤去基极驱动信号，同时施加反向偏置使晶体管截止。 图1为GTR的输出特性（伏安特性），其上可划分出饱和区、准（临界）饱和区、线性放大区及截止区。在饱和区，GTR的通态损耗最小，但这种状态不利于器件迅速关闭切换至截止区。为此，可通过减小和控制正向基极偏置使GTR处于饱和状态的边缘，即准饱和状态，此时其通态损耗比饱和状态下稍高、但大大低于线性放大状态。因此，工作在开关状态的GTR其负载极限工作点应通过基极电流Ib调整在准饱和区，如A点（Uceg，Icg）。
图1 GTR输出特性 图2 GTR过流保护原理图 由于GTR的通态压降Uce与元件工作点直接有关，故可采用Uce作为过载特征参数，实行有效的过流保护。图2为其原理性电路图。 2．缓冲电路 在图3所示的电感负载下，为抑制GTR关断时产生的负载自感过电压，电感L两端常并接续流二极管VDF，使GTR关断时有负载电流IL经它续流。无论在开还是关的过程，GTR都要经历电压、电流同时很大的一段时间，造成开关损耗p很大，如图4所示，这就限制了器件的工作频率。为此，需采用缓冲电路来解决开关损耗过大问题，其基本思想是错开高电压、大电流出现的时刻，使两者之积（瞬时功率）减小。
图3 GTR带电感性负载图 图4 GTR的关断、开通过程 图5为GTR关断吸收电路，它是在GTR集射极间并联电容C，利用电容两端电压不能突变的原理延缓关断时集射极间电压Uce上升速度，使Uce达最大值之前集电极电流Ic已变小，从而使关断过程瞬时功耗p变小，如图5b）所示。图a）中串联电阻是为了限制GTR导通时电容的放电电流，二极管VD则是在GTR关断时将R旁路，以充分利用电容的稳压作用。
图5 GTR的关断吸收电路 a)原理电路；b）原理曲线 图6
a）原理电路 b）原理曲线 图6 GTR的开通吸收电路 在实用中常将开通与关断吸收电路组合在一起构成复合吸收电路，图7为其中一种。图中LS、RS、VD组成开通吸收电路，RS、VD、CS组成关断吸收电路。
图7 GTR复合缓冲电路 图8 IGBT缓冲电路 IGBT的保护措施有： 1）通过检测过电流信号来切断栅极控制信号，关断器件，实现过流保护。 2）采用吸收电路抑制过电压、限制过大的重加电压上升率dUce/dt。 3）用温度传感器检测IGBT的壳温，过热时使主电路跳闸保护。 IGBT使用中必须避免出现擎住现象。 |
