IGBT短路保护电路工作原理

　　图1（a）所示为工作在PWM整流状态的H型桥式PWM变换电路（此图为正弦波正半波输入下的等效电路，上半桥的两只IGBT未画出），图1（b）为下半桥两只大功率器件的驱动信号和相关的器件波形。现以正半波工作过程为例进行分析（对于三相PWM电路，在整流、逆变工作状态或单相DC/DC工作状态下，PWM电路的分析过程及结论基本类似）。

　　在图1所示的电路中，在市电电源Us的正半周期，将Ug2.4所示的高频驱动信号加在下半桥两只IGBT的栅极上，得到管压降波形UT2D。其工作过程分析如下：在t1～t2时刻，受驱动信号的作用，T2、T4导通（实际上是T2导通， T4处于续流状态），在Us的作用下通过电感LS的电流增加，在T2管上形成如图1（b）中UT2D所示的按指数规律上升的管压降波形，该管压降是通态电流在IGBT导通时的体电阻上产生的压降;在t2～t3时刻，T2、T4关断，由于电感LS中有储能，因此在电感LS的作用下，二极管D2、D4续流，形成图1（b）中UT2.D的阴影部分所示的管压降波形，以此类推。分析表明，为了能够检测到IGBT导通时的管压降的值，应该将在t1～t2时刻IGBT导通时的管压降保留，而将在t2～t3时刻检测到的IGBT的管压降的值剔除，即将图1（b）中UT2.D的阴影部分所示的管压降波形剔除。由于IGBT的开关频率比较高，而且存在较大的开关噪声，因此在设计采样电路时应给予足够的考虑。

　　根据以上的分析可知，在正常情况下，IGBT导通时的管压降Uce（sat）的值都比较低，通常都小于器件手册给出的数据Uce（sat）的额定值。但是，如果H型桥式变换电路发生故障（如同一侧桥臂上的上下两只IGBT同时导通的 “直通”现象），则这时在下管IGBT的C～E极两端将会产生比正常值大很多的管电压。若能将此故障时的管压降值快速地检测出来，就可以作为对IGBT进行保护的依据，从而对IGBT实施有效的保护。