這幾天專門給逆變器的後級，也就是大家熟悉的H橋電路換上了IGBT管子。IGBT單管相當的脆弱，同樣電流容量的IGBT單管
，比同樣電流容量的MOSFET脆弱多了，也就是說，在逆變H橋裏頭
，MOSFET上去沒有問題，但是IGBT上去，可能開機帶載就炸了。這一點很多人估計都深有體會。

曾經我非常天真的認為，一個IRFP460,20A/500V的MOSFET
，用個SGH40N60UFD  40A/600V的IGBT上去怎麼樣也不會炸的吧
，實際情況卻是：帶載之後
，突然加負載和撤銷負載，幾次下來就炸了。我以為是電路沒有焊接好
，然後同樣的換上去
，照樣炸掉，這樣白白浪費了好多IGBT。

後來發現一些規律，就是采用峰值電流保護的措施就能讓IGBT不會炸。我們將這個問題看出幾個部分來解決：（1）驅動電路；（2）電流采集電路；（3）保護機製。

一、驅動電路

這次采用的IGBT為IXYS的

，IXGH48N60B3D1，詳細規格書如下：IXGH48N60B3D1

驅動電路如下：


這是一個非常典型的應用電路
，完全可以用於IGBT或者MOSFET，但是也有些不一樣的地方。

• 有負壓產生電路，
• 隔離驅動
  ，
• 單獨電源供電。

首先我們來總體看看
，這個電路沒有保護，用在逆變上100%炸，但是我們可以將這個電路的實質摸清楚。

先講講重點：

1：驅動電阻R2
，這個在驅動裏頭非常重要
，圖上還有D1配合關閉的時候，讓IGBT的CGE快速的放電，實際上看需要
，這個D1也可以不要，也可以在D1回路裏頭串聯一個電阻做0FF關閉時候的柵極電阻。

下頁內容：波形圖片和實例講解
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下麵發幾個波形照片，不同的柵極電阻，和高壓HV+400V共同產生作用的時候，上下2個IGBT柵極的實際情況。



上麵的圖
，是在取消負壓的時候，上下2管之間的柵極波形，柵極電阻都是在10R情況下。

上麵的圖是在不加DC400V情況下測量2管G極波形，下圖是在DC400V情況下，2管的柵極波形。

為何第二個圖會有一個尖峰呢。這個要從IGBT的內部情況說起，簡單來說，IGBT的GE上有一個寄生的電容，它和另外的CGC一個寄生電容共同組成一個水池子，那就是QG，其實這個和MOSFET也很像的。

那麼在來看看為何400V加上去
，就會在下管上的G級上產生尖峰。借花獻佛，抓個圖片來說明：


如上圖所示，當上官開通的時候，此時是截止的

，由於上官開通的時候，這個時候要引入DV/DT的概念，這個比較抽象，先不管它
，簡單通俗的說就是上管開通的時候，上管等效為直通了，+DC400V電壓立馬加入到下管的C級上，這麼高的電壓立刻從IGBT的寄生電容上通過產生一個感應電流，這個感應電流上圖有公式計算，這個電流在RG電阻和驅動內阻的共同作用下，在下管的柵極上構成一個尖峰電壓，如上麵那個示波器dejietusuoshi。daomuqianweizhi，meiyouyinrumiledianrongdegainian，lijielezhexie，ranhouduizheguigeshuyikan，miledianrongshishenme
，duidianluyouheyingxiang，jiurongyilijieduole。

這個尖峰有許多壞處，從上麵示波器截圖可以看出來，在尖峰時刻，下管實際上已經到7V電壓了，也就是說
，在尖峰的這個時間段內，上下2個管子是共同導通的。下管的導通時間短


，但是由於有TON的時間關係在裏麵
，所以這個電流不會太大。管子不會炸
，但是會發熱
，隨著傳輸的功率越大
，這個情況會更加嚴重，大大影響效率。

本來是要發出加入負壓之後波形照片，負壓可以使這個尖峰在安全的電平範圍內。示波器需要U盤導出位圖，這樣清晰
，今天發懶沒有摸儀器了，後麵再去補上去。

下頁內容：電流采集電路
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二，電流采集電路

說到這一步
，就是離保護不遠了，我的經驗就是電流采集速度要很快
，這樣才能在過流或短路的時候迅速告訴後麵的電路->，這裏出問題了。讓IGBT迅速安全的關閉。

這個電路該如何實現呢？對於逆變電路，我們可以直接用電阻采樣，也可以用VCE管壓降探測方式。管壓降探測這個論壇裏有多次討論出現過，但是都沒有一個真正能用，
真正實際應用過，測試過的電路（專用驅動芯片例外），這是因為每種實際應用的參數大不一樣，比如IGBT參數不同，需要調整的參數很多
，需要一定的經驗做調整。

我wo們men可ke以yi從cong最zui簡jian單dan的de方fang式shi入ru手shou

，采cai用yong電dian阻zu檢jian測ce這zhe個ge電dian流liu，短duan路lu來lai了le，可ke以yi在zai電dian阻zu上shang產chan生sheng壓ya降jiang，用yong比bi較jiao器qi和he這zhe個ge電dian壓ya進jin行xing比bi較jiao，得de出chu最zui終zhong是shi否fou有you過guo流liu或huo者zhe短duan路lu信xin號hao。

用這個圖就可以了，因為原理非常簡單，就一個比較的作用
，大家實現起來會非常容易，沒有多少參數可以調整的。


上圖是采樣H橋對地的電流
，舉個例子：如果IGBT是40A
，我們可以采取2倍左右的峰值電流，也就是80A，對應上圖
，RS為0.01R,如果流入超過80A脈衝電流那麼在該電阻上
產生0.01R*80A=0.8V電壓，此電壓經過R11，C11消隱之後到比較器的+端
，與來自-端的基準電壓相比較
，圖上的-端參考電阻設置不對，實際中請另外計算，本例可以分別
采用5.1K和1K電阻分壓變成0.81V左右到-端
，此時如果采樣電阻RS上的電壓超過0.8V以上，比較器立即翻轉，輸出SD 5V電平到外部的電路中。這個變化的電平信號就是我們
後麵接下來需要使用的是否短路過流的信號了。

有了這個信號了，那我們如何關閉IGBT呢
？我們可以看情形是否采取軟關閉，也可以采取直接硬關閉。

采取軟關閉，可以有效防止在關閉的瞬間造成電路的電壓升高的情況，關閉特性非常軟，很溫柔，非常適合於高壓大功率的驅動電路。

如果采取硬關閉
，可能會造成高壓DC上的電壓過衝，比如第一圖中的DC400V高壓可能變成瞬間變成DC600V也說不定，當時我看一些資料上的記載的時候
，非常難以理解：關就關了嘛
，高壓難道還自己升上去了？實際情況卻是真實存在的。

ruguodajiananyilijie，keyizuogeshiyan，jialiyoushuitade

，zuiqingchu，shuitazaihengaodeloushang，shuilongtouzaiyilou
，dakaishuilongtou，shuiliuxialaile

，ranhouyongjikuaidesuduguanbizhegeshuilongtou
，nihuitingdaoshuiguanziyouxiangsheng
，lianshuiguanzidouhuiyaozhendongyixia（不bu知zhi道dao說shuo的de對dui不bu對dui
，請qing高gao手shou指zhi正zheng
，在zai此ci引yin入ru水shui龍long頭tou這zhe個ge例li子zi還hai得de感gan謝xie我wo讀du書shu的de時shi候hou，老lao師shi看kan我wo們men太tai笨ben了le，講jiang三san極ji管guan特te性xing原yuan理li的de時shi候hou打da的de比bi喻yu，在zai此ci我wo要yao感gan謝xie他ta），IGBT在橋電路的原理同樣如此。在IGBT嚴重短路的時候，如果立馬硬關閉IGBT
，輕則隻是會在母線上造成過衝的感應電壓（至於為何會過衝可以查相關資料，很多資料都說到了），管子能抗過去，比如你在直流高壓母線上並聯了非常好的吸收電容，有多重吸收電路等等……

重則
，管子關閉的時候會失效，關了也沒有用，IGBT還hai是shi會hui被bei過guo衝chong電dian壓ya擊ji穿chuan短duan路lu，而er且qie這zhe個ge短duan路lu是shi沒mei有you辦ban法fa恢hui複fu的de
，會hui立li即ji損sun壞huai非fei常chang多duo的de電dian路lu。有you時shi候hou沒mei有you過guo壓ya也ye能neng引yin起qi這zhe種zhong現xian象xiang，這zhe個ge失shi效xiao的de原yuan理li具ju體ti模mo型xing本ben人ren未wei知zhi，但dan是shi可ke以yi想xiang象xiang的de是shi可ke能neng是shi由you於yu管guan子zi相xiang關guan的de其qi他ta寄ji生sheng電dian容rong和he米mi勒le電dian容rong共gong同tong引yin起qi失shi效xiao的de

，或huo者zhe是shi由you於yu在zai過guo流liu
，短duan路lu信xin號hao發fa生sheng時shi候hou，IGBT已經發生了擎柱效應就算去關

，關也關不死了。

還有第三種方式，是叫做：二級關閉，這種方式簡單來說，就是檢測到了短路
，過流信號
，PWM此時這個脈衝並沒有打算軟關閉或直接關閉
，而是立即將此時刻對應的VGE驅動脈衝電壓降低到8V左右以此來判斷是否還是在過流或短路區域，如果還是，繼續沿用這個8V的驅動
，一直到設定的時間
，比如多個個us還是這樣就會立即關了
，如果是，PWM將會恢複正常。這種方式一般可能見到不多
，所以我們不做深入研究。

理解了這些，我們可以看情況來具體采用那些關閉的方式，我認為在2KW級別中，DC380V內，直接采取硬關閉已經可以滿足要求了

，隻需要在H橋上並聯吸收特性良好的一個電容，就可以用600V的IGBT了。

關鍵的一點就是檢測時候要快速，檢測之後要關閉快速
，隻有做到了快
，IGBT就不會燒。