今天我们来介绍下VBSEMI的新产品IGBT，又称绝缘栅极双极性晶体管。

在实际电子应用中最常见的电子元器件是双极结型晶体管 BJT 和 MOS管。

而IGBT（绝缘栅极双极性晶体管）你可以把 将它 看作 BJT 和 MOS 管的融合体，这是因为IGBT具有 BJT 的输入特性和 MOS 管的输出特性。

与它们相比，VBsemi的IGBT具备更大的功率增益，更高的工作电压、更高的短路电流电平、更小的芯片尺寸，以及更低的热容量和短路耐受时间。

针对IGBT的以上优势，本期文章我们来讨论工业电机驱动应用中微碧VBsemi的IGBT实现短路保护的问题。

首先来看IGBT的短路耐量

一开始IGBT的人认为短路能力就是看短路耐量的长短。但其实在很多情况下，其短路耐量是无法表征实际的短路能力。事实上，短路耐量实际上是一种热失效，并且是在芯片热量分布相对比均匀的情况下的一种失效，并且它的短路耐受时间与其跨导或增益有关。

一般情况下，更高的增益导致IGBT内的短路电流会更高，因此增益较低的IGBT具备较低的短路电平。然而，较高增益同样会导致较低的通态导通损耗。

这个时候就要进行权衡取舍了。

随着技术的发展，IGBT逐渐增加了短路电流电平，又降低短路耐受时间的优势。这使得它的芯片尺寸更小，缩小了模块的尺寸。

IGBT过流保护

对于IGBT而言，它并非属于故障安全元件，因此在遇见故障时，它可能会直接导致直流总线电容爆炸，并使整个驱动出现故障。因此，对于过流保护，需要通过电流测量或饱检测来实现。

比如，在进行电流测量时，逆变器和相位输出需要加入分流电阻等测量器件，以便应对直筒故障和电机绕组故障。控制器或者或栅极驱动器中的快速执行跳变电路必须及时关断IGBT，防止超出短路耐受时间。

正常工作时，IGBT的集电极-发射极电压非常低(典型值为1 V至4 V)。然而，如果发生短路事件，IGBT集电极电流上升到驱动IGBT退出饱和区并进入线性工作区的电平。这会导致集电极-发射极电压快速升高。

在上述中正常的电压电平表示存在短路，通常在去饱和时，栅极-发射极电压会存在过低，且IGBT没能完全驱动值饱和区，这时就要仔细检测以防误触发。通常还会加入电流源充电电容或RC滤波器，以便在检测机制中产生短暂的时间常数。

正常工作下，建议栅极驱动器设计为能够尽可能快速地关闭IGBT，以便最大程度降低开关损耗。这可以通过较低的驱动器阻抗和栅极驱动电阻来实现。如若过流条件施加同样的栅极关断速率，则集电极-发射极的di/dt将会大很多，因为在较短的时间内电流变化会较大。

因此，为降低di/dt以及其它潜在破坏性的过压电平，在关断IGBT时，提供阻抗较高的关断路径很重要。

那么，除了上述的检测方法以外，在对IGBT的选型上也是十分重要的。在大部分的IGBY规格书，一般都会规定其短路电流指标，而我们要注意的有以下几个参数：

1. VCC电压，即在短路测试中的Vce电压，或者说是短路测试的母线电容电压；

2. Vge电压，即驱动电压；

3. Rg驱动电阻

4. 测试温度，一般是25℃，也存在120℃或者150℃

5. 部分规格书还有短路测试的最大重复次数。

微碧VBsemi的IGBT具有以下优点：

1.具有更高的电压和电流处理能力。

2.具有非常高的输入阻抗。

3.可以使用非常低的电压切换非常高的电流。

4.电压控制装置，即它没有输入电流和低输入损耗。

5.栅极驱动电路简单且便宜，降低了栅极驱动的要求

6.通过施加正电压可以很容易地打开它，通过施加零电压或负电压可以很容易地关闭它。

7.具有低导通电阻，高电流密度，使其能够具有更小的芯片尺寸。

8.具有比 BJT 和 MOS 管更高的功率增益、更高的开关速度

9.可以使用低控制电压切换高电流电平。

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