IGBT驱动电路过流及短路保护措施(2)

上述降栅压的方法只考虑了栅压与短路电流大小的关系，而在实际过程中，降栅压的速度也是一个重要因素，它直接决定了故障电流下降的di/dt。慢降栅压技术就是通过限制降栅压的速度来控制故障电流的下降速率，从而抑制器件的du/dt和U_CE的峰值。实现慢降栅压的具体IGBT驱动电路如下图所示。 正常工作时，故障检测二极管VD1导通，将a点的电压钳位在稳压二极管ZD1的击穿电压以下，晶体管VT1始终保持截止状态。通过驱动电阻R5正常开通和关断。电容C2为硬开关应用场合提供一很小的延时，使得V开通时U_CE有一定的时间从高电压降到通态压降，而不使保护电路动作。
当电路发生过流和短路故障时，V上的电压U_CE上升，a点电位随之上升，到一定值时，ZD1击穿，VT1开通，b点电位下降，电容C1通过电阻R1充电，电容电压从零开始上升。当电容电压上升到约1.4V时，晶体管VT2开通，栅极电压U_GE随电容电压的上升而下降，通过调节C1的数值，可控制电容的充电速度，进而控制U_GE的下降速度。当电容电压上升到稳压二极管ZD2的击穿电压时，ZD2击穿，U_GE被钳位在一固定的数值上，慢降栅压过程束，同时驱动电路通过光电耦合器输出过流信号。如果在延时过程中故障信号消失了，则a点电位降低，VT1恢复截止，C1通过R2放电       ，d点电压升高，VT2也恢复截止，U_GE上升，电路恢复正常工作状态。
（2）故障电流的降低
通过降低或限制高额故障电流，特别是在短路和低阻抗的对地短路情况下，IGBT模块可以获得更好的保护。在短路Ⅱ情形下，高dU_CE/dt引起栅极发射极电压上升，进而产生一个动态的短路过电流。短路电流的幅度可以通过栅极发射极电压的钳位来降低。除了限制动态短路过电流外，稳态的短路电流也可以通过减小栅极发射极电压的方法来减小。这一方法将减小短路期间IGBT功率模块的损耗，同时由于需关断的短路电流较小，过电压也随之降低，其原理如下图所示。这一保护技术可以将IGBT功率模块的稳态短路电流限制在额定电流的3倍左右。