許多產(chǎn)品的IGBT用于轉(zhuǎn)換能量，包括逆變器，伺服器，電動(dòng)汽車，公共汽車和卡車，火車，醫(yī)療設(shè)備（X射線和MRI設(shè)備），空調(diào)和專業(yè)的音頻系統(tǒng)。

　　些產(chǎn)品被稱為“高功率”應(yīng)用，因此它們不像是耗能產(chǎn)品而是電子產(chǎn)品，并且其靈敏度較低。是，產(chǎn)品中存在不同的故障機(jī)制。

　　果在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行期間未正確保護(hù)IGBT，則這些故障機(jī)制將損壞IGBT。所有設(shè)備一樣，操作條件-溫度，熱沖擊，熱能和電能循環(huán)以及振動(dòng)-可能會(huì)引起故障。電放電也會(huì)導(dǎo)致故障，但是我們通?？吹降拇蠖鄶?shù)故障是由于處理不當(dāng)引起的。因可能是IGBT和門驅(qū)動(dòng)器是由其他人安裝的，而不是由電子設(shè)備人員安裝的。了使IGBT不具有上述缺陷，必須遵循安裝說(shuō)明，并確保設(shè)備在規(guī)定的工作條件下大量工作。一個(gè)潛在的故障原因是過(guò)電流。管對(duì)此問(wèn)題有一個(gè)完整的解決方案，但在交流輸出端測(cè)量電流傳感器也可用于實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且廉價(jià)的解決方案。果，大多數(shù)客戶都不愿為額外的保護(hù)付費(fèi)。他主要故障機(jī)制包括短路，高電流浪涌率，高電壓浪涌率以及發(fā)射極柵極和發(fā)射極集電極之間的過(guò)大電壓。業(yè)界必須專注于防止此類故障，尤其是當(dāng)功率接近10 kW或更高且系統(tǒng)昂貴時(shí)。此，IGBT驅(qū)動(dòng)器制造商（例如Power Integrations）已在其產(chǎn)品中安裝了創(chuàng)新且可靠的集成保護(hù)機(jī)制，以解決上述問(wèn)題，從而保護(hù)IGBT模塊。1顯示了在具有低電感（情況1）和高電感（情況2）的短路情況下IGBT的性能。用具有集成式去飽和保護(hù)功能的光耦合器集成電路是檢測(cè)短路并在IGBT損壞之前將其熄滅的常用方法。幸的是，這種方法有兩個(gè)缺點(diǎn)。先，具有去飽和保護(hù)功能的光耦合器集成電路還必須使用高壓二極管，這不僅價(jià)格昂貴，而且損耗很大。次，這也可能是更重要的一點(diǎn)。于所需的電子去飽和檢測(cè)設(shè)備通常對(duì)電磁干擾或VCE電壓尖峰過(guò)于敏感，因此可能導(dǎo)致短路故障并導(dǎo)致IGBT意外停止。此，PowerIntegrations采用了另一種方法，該方法包括在IGBT驅(qū)動(dòng)器中安裝ASIC芯片組，以減少組件數(shù)量和尺寸，同時(shí)提高其性能，效率和可擴(kuò)展性。ASIC芯片組還具有高級(jí)檢測(cè)和控制功能。了解決短路測(cè)量問(wèn)題，SCALE2芯片組和電阻器組用于動(dòng)態(tài)測(cè)量IGBT的VCE（見圖2）。不僅可以避免由較低的電壓尖峰引起的誤觸發(fā)，還可以帶來(lái)其他好處。如，與標(biāo)準(zhǔn)二極管檢測(cè)方法相比，使用電阻組的方法較便宜，并且不需要耦合電容器。
　　此，不存在由于使用附加電容器而導(dǎo)致效率降低的問(wèn)題，并且不會(huì)由于高電壓下的上升速率而引起負(fù)面影響。外，使用定位銷有助于根據(jù)特定應(yīng)用調(diào)整設(shè)備的靈敏度。SCALE2芯片組還可用于采用先進(jìn)的先進(jìn)有源鎖存技術(shù)來(lái)解決上述其他IGBT故障模式：高電流上升率，高電壓上升率以及柵極與柵極之間的電壓。射器和集電極發(fā)射器之間的電壓過(guò)高。
　　止期間，基本有源鉗位（請(qǐng)參見圖3中的方框AC）限制IGBT的VCE。旦VCE電壓超過(guò)預(yù)定義的閾值，IGBT就會(huì)部分點(diǎn)亮。后，電纜IGBT將保持線性運(yùn)行，這將降低集電極的電流下降率并限制集電極發(fā)射極的過(guò)電壓。用SCALE2技術(shù)，可通過(guò)飛行員的輔助ASIC獲得鉗位的高級(jí)主動(dòng)反饋（請(qǐng)參見圖3中的AC和AAC框）。旦電壓由于有源鉗位動(dòng)作而增加，連接至GL的先導(dǎo)截止MOSFET將緩慢失活，這將減少IGBT柵極在COM中循環(huán)的負(fù)載。電荷通過(guò)截止門的電阻Rgoff。樣可以減少IGBT關(guān)斷時(shí)集電極和發(fā)射器之間的過(guò)電壓，還可以降低TVS的功率損耗，從而提高效率。SCALE2飛行員還為高電壓的上升速率實(shí)現(xiàn)了反饋功能（請(qǐng)參見圖3中的dv / dt框）。的作用是在正常開關(guān)操作期間達(dá)到有效的停止過(guò)壓極限，而不會(huì)引起TVS =晶體管的熱過(guò)載。集電極和發(fā)射器之間的電壓增加時(shí)，電流將流過(guò)電容器，且流向?qū)⑵叫杏赥VS = pole的方向。電流還可以向高級(jí)有源鉗位提供能量，因?yàn)樗谙嗤南葘?dǎo)端子中流動(dòng)，但是在從有源鉗位獲得高級(jí)返回之前緩慢地流動(dòng)電流。過(guò)這種附加的驅(qū)動(dòng)方法，可以更加有效地夾緊VCE，并減少TVS損失。果設(shè)置正確，IGBT可以在此模式下連續(xù)運(yùn)行。此，可以在DC總線的最大雜散電感下切換IGBT模塊，并且不會(huì)超過(guò)IGBT模塊的安全反向偏置（RBSOA）工作范圍，并且沒(méi)有吸收電容。
　　需的。Power Integrations將鉗位技術(shù)提高到了一個(gè)新水平：動(dòng)態(tài)高級(jí)有源鉗位（DA2C）增加了一個(gè)額外的TVS =晶體管（請(qǐng)參見圖3中的DA2C框），類似于串聯(lián)使用的高級(jí)有源鉗位TVS = 。通IGBT后直到IGBT發(fā)出停止命令約15至20μs，輔助開關(guān)oo被激活。額外的TVS =晶體管短路，以確保有效鉗位。TVS =已添加根管以停止工作）。15-20μs的延遲時(shí)間之后，輔助開關(guān)Qo被停用，附加的TVS二極管被激活，并且在IGBT停用期間，直流總線電壓增加到較高的值。意味著在緊急停止后，轉(zhuǎn)換器的電感可以消磁，從而避免了直流母線電壓的短暫升高，如果使用其他方法，則直流母線電壓將不可避免地升高。AAC和D A2C均適用于具有高開關(guān)雜散電感的應(yīng)用。些應(yīng)用需要在IGBT關(guān)斷時(shí)進(jìn)行di / dt控制，以確保IGBT可以在反向偏置的安全工作區(qū)中工作。是對(duì)于某些應(yīng)用，例如當(dāng)它們具有低寄生開關(guān)電感并且IGBT停止的超限落在RBSOA范圍內(nèi)時(shí)，軟停止（SSD）是一個(gè)更簡(jiǎn)單的選擇。停止的優(yōu)點(diǎn)在于，TVS =晶體管對(duì)于有源鉗位不是必需的。檢測(cè)到短路時(shí)，將激活SSD。過(guò)限制短路時(shí)間和電流斜率，以使瞬時(shí)VCE始終小于VCES（IGBT阻斷電壓容量），SSD可以保護(hù)IGBT免受損壞。4顯示了SSD的工作原理。
　　周期P1（綠線）中可以看到VCE去飽和。軌到軌柵極使用先導(dǎo)輸出級(jí)技術(shù)，VGE（柵極到發(fā)射極，粉紅色線）可以保持穩(wěn)定性。P1之后（約5μs），在tFSSD期間VGE被限制為一個(gè)較低的值。tFssD期間，短路電流IC受到限制，并且產(chǎn)生了一個(gè)小的過(guò)電壓VCE。P3的時(shí)間段內(nèi)，IGBT柵極仍處于卸載狀態(tài)。電過(guò)程即將結(jié)束之前，電網(wǎng)發(fā)射器已連接到COM。留的柵極電荷被去除，短路電流被切斷，并且再次發(fā)生較小的VCE過(guò)電壓。路電流檢測(cè)和安全停止時(shí)間小于10μs。助SCALE-2技術(shù)，Power Integrations可以做到這一點(diǎn)。SCALE-2 可以執(zhí)行AA C / DA2C或SSD功能。Power Integrations SCALE2芯片組是本文所述的所有IGBT保護(hù)解決方案的核心。可以在控制和監(jiān)視IGBT模塊的性能的同時(shí)，將這些功能添加到他的主要培訓(xùn)任務(wù)中。芯片可以消除其他解決方案實(shí)現(xiàn)上述功能所需的許多無(wú)源和有源組件。用該芯片組，該產(chǎn)品不僅可以提供更多功能，而且可以提高可靠性并減小尺寸。
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