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，如上麵那個示波器的(de)截(jie)圖(tu)所(suo)示(shi)。到(dao)目(mu)前(qian)為(wei)止(zhi)
，沒(mei)有(you)引(yin)入(ru)米(mi)勒(le)電(dian)容(rong)的(de)概(gai)念(nian)，理(li)解(jie)了(le)這(zhe)些(xie)，然(ran)後(hou)對(dui)著(zhe)規(gui)格(ge)書(shu)一(yi)看(kan)，米(mi)勒(le)電(dian)容(rong)是(shi)什(shen)麼(me)，對(dui)電(dian)路(lu)有(you)何(he)影(ying)響(xiang)，就(jiu)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)多(duo)了(le)。

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（buzhidaoshuodeduibudui
，qinggaoshouzhizheng，zaiciyinrushuilongtouzhegelizihaideganxiewodushudeshihou
，laoshikanwomentaibenle
，jiangsanjiguantexingyuanlideshihoudadebiyu，zaiciwoyaoganxieta），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，IGBThaishihuibeiguochongdianyajichuanduanlu
，erqiezhegeduanlushimeiyoubanfahuifude
，huilijisunhuaifeichangduodedianlu。youshihoumeiyouguoyayenengyinqizhezhongxianxiang，zhegeshixiaodeyuanlijutimoxingbenrenweizhi，danshikeyixiangxiangdeshikenengshiyouyuguanzixiangguandeqitajishengdianronghemiledianronggongtongyinqishixiaode，huozheshiyouyuzaiguoliu，duanluxinhaofashengshihou，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。