典型IGBT短路保护电路

1．检测短路时U_CE在增大的短路保护电路
图5-14所示是采用IGBT过流时U_CE增大的原理构成的保护电路，该电路采用IGBT专用驱动器EXB841。EXB841内部电路能很好地完成降栅压及软关断功能，并具有内部延迟功能，以消除干扰产生的误动作。如果发生短路，含有IGBT过流信息的U_CE不直接送至EXB841的IGBT集电极电压监视脚⑥上，而是快速关断快速恢复二极管VD1，使比较器IC1 (LM339)的U+电压大于U-电压，比较器输出高电平，由VD1送至EXB841的⑧脚，启动EXB841内部电路中的降栅压及软关断电路，低速切断电路慢速关断IGBT。这样既避免了集电极电流尖峰损坏IGBT，又完成了IGBT短路保护。该电路的特点是，消除了由VD1正向压降随电流不同而引起的关断速度不同的差异，提高了电流检测的准确性，同时由于直接利用EXB841内部电路中的降栅压及软关断功能，整体电路简单可靠。 2．利用电流互感器检测IGB1’过流的短路保护电路
图5-15所示是利用电流传感器检测IGBT过流的短路保护电路，电流传感器(SC)初级（1匝）串接在IGBT的集电极电路中，次级感应的过流信号经整流后送至比较器IC1的同相输入端，与反相端的基准电压进行比较后，IC1的输出送至具有正反馈的比较器IC2，其输出接至PWM控制器UC3525的输出控制脚⑩。不过流时，A点电位UA<Uref，B点电位UB=0.2V，C点电位Uc<Uref，IC2输出低电平，PWM控制器正常工作。当出现过流时，电流互感器检测到的过流信号反应为整流后电压将升高，使UA>Uref，UB为高电平，此时经R1给C3充电。经一定的延时后，UC将大于Uref，IC2输出高电平，EXB841保护电路工作，使IGBT降栅压软关断。IGBT关闭后，电流互感器初级无电流流过，使UA又小于Uref，UB回到0.2V左右，C3经R1放电。当Uc <Uref时，IC2输出低电平，电路重新进入工作状态。如果过流继续存在，保护电路又恢复到原来的限流保护工作状态，反复循环，使EXB841的输出驱动波形处于间隔输出状态，使IGBT输出电流有效值减小，达到保护IGBT的目的。电位器RP1用于调整IC1比较器过流动作阈值。电容器C3可经VD5和R5快速充电，经R1慢速放电。只要合理地选择R1、R5和C3的参数，可实现EXB841比较快关闭IGBT而较慢恢复IGBT。正反馈电阻R7保证IC2比较器具有迟滞特性，和R1和C3充放电电路一起保证IC2的输出不至于在高、低电平之间频繁变化，使IGBT频繁开通、关断而损坏，提高了电路的可靠性。 3．利用IGBT短路时UCE增大的原理和电流互感器过流检测的综合短路保护电路
图5- 16所示是利用IGBT短路时UCE增大的原理和电流传感器检测的综合保护电路。该 电路的工作原理是：当负载短路（或IGBT由于其他故障过流）时，IGBT的UCE将增大，VD1关断，导致由R1提供的电流经R2和R3分压器分压使V3导通，从而使IGBT的栅极电压由ZD所限制而降压，限制了IGBT峰值电流的幅度。该电压同时经R5及C3延迟使V2导通，输出软关断信号。为了提高短路保护电路的可靠性，在短路时由电流传感器检测短路电流，经比较器IC1输出的高电平使V3导通进行降栅压，V2导通，进行IGBT软关断保护。