另外，在IGBT管饱和导通过程中，IGBT的集射极间的电压Uce的下降时间由tfu 1和tfu2两部分组成，前者为MOSFET管单独工作的电压下降时间，后者为MOSFET管与三极管同时工作的电压下降时间，由于三极管由放大状态转入饱和状态需要一定时间，因此，tfu2段电压下降过程变缓。只有在tfu2段结束后，IGBT才完全进入饱和状态。
    提示：为了获得较好的开关特性，除应选用Cge、Cgc和Le较小的IGBT外，还要求其栅极驱动电路的内阻尽量小。
    3．栅极特性
    IGBT是一种高阻抗电压控制型器件，其栅极通过一层氧化膜与发射极实现电隔离。正常工作时，栅极与发射极间只有微安级的漏电流。由于氧化膜很薄，其击穿电压一般为20V～30V。因此，栅极击穿是IGBT损坏的常见原因之一。
    在实际应用中，虽然栅极驱动电压没有超过栅极最大额定电压，但栅极连线的寄生电感和G、c极间的寄生电容会产生振荡电压，易损坏氧化层。为减小这种现象的发生，通常采用双绞线来传送驱动信号，以减小寄生振荡，同时在栅极连串联电阻RG，在G、e极间连接RC阻尼滤波器，以抑制振荡，如图7所示。

    值得一提的是，栅极串联电阻RG对IGBT的驱动有较大影响：若RG较小，G、e极之间的充放电时间常数较小，会使导通瞬间电流较大，从而损坏IGBT；若RG较大，虽有利于抑制寄生振荡，但会使脉冲波形的前后沿变缓，增加IGBT的开关时间和开关损耗。

    三、IGBT驱动电路
    从上面的分析可知：IGBT是MOSFET管与双极晶体管的复合器件，既有MOSFET易驱动的优点，又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点，其频率特性介于MOSFET管与功率晶体管之间，可正常工作于数十千赫兹的频率范围内。为了让IGBT安全、可靠地工作，其栅极应连接与之匹配的驱动电路。
    1.驱动电路的要求简介
    （1）合适的栅极驱动电压
    栅极正向驱动电压的大小将对电路胜能影响重大，必须正确选择。当正向驱动电压增大时，IGBT的导通电阻下降，则导通损耗减小。如果正向驱动电压过大，易造成IGBT损坏；若正向驱动电压过小，易使IGBT退出饱和导通区而进入线性放大区，IGBT易过热损坏。通常，UGe取值为12V～18V，典型值为15V。
    另外，为了防止由于关断时浪涌电流过大而使IGBT误导通，在IGBT关断时，可给栅极加上一定的负偏压，以提高IGBT的抗干扰能力，该负压通常取－10V～－5V。
    （2）足够的驱动电流
    由于IGBT的三极间存在着较大的寄生电容（数千皮法），在驱动脉冲电压的上升及下降沿期间，存在较大的充放电电流。为了满足其导通和关断的动态要求，则要求其栅极驱动电路要具有一定的峰值电流输出能力，使IGBT在正常工作及过载情况下不致于退出饱和导通区而损坏。
    （3）合适的开关频率
    虽然IGBT的快速导通与关断有利于提高工作频率，减小开关损耗，但在大电感负载下（如电磁炉、大功率电机等），IGBT的开关频率不宜过大，因为大电感会在快速导通和关断期间产生很高的尖峰电压，极有可能造成IGBT或其他元器件损坏。

    2．常见的IGBT驱动电路
    （1）推挽式
    该类驱动电路的输出级采用互补推挽输出方式，如图8所示。该方式能有效地降低驱动电路的输出阻抗，提高其驱动能力，从而达到加速IGBT的导通与关断的目的。

    （Z）脉冲变压器式
    该方式是利用变压器的工作原理，由次级感应电压直接驱动IGBT，如图9所示。由于变压器具有阻抗变换与隔离作用，所以这种驱动方式不仅简化了驱动电路，还解决了驱动电路的供电与 IGBT不共地的连接问题。

    四、IGBT保护电路
    由于IGBT多工作在高电压、大电流状态，一旦损坏（通常表现为三极间击穿），极易导致前级驱动电路件多元件连带损坏，因此对IGBT的保护显得尤为重要。
    目前，普遍使用的IGBT模块，就是将IGBT、驱动电路与保护电路合为一体。
    1.栅极保护
    如果加在IGBT的G、e极间电压超出其额定值，或者驱动电路出现高压尖峰，这时易损坏IGBT，因此在IGBT的栅极应当设置栅压限幅电路，通常采用在G、e极间接上一只稳压二极管D1（稳压值通常为18V～20V），或接上两只反向串联的稳压二极管D1、D2，如图10所示，D1、D2的稳压值应分别略高于驱动电路输出的正、负栅压。

    另外，若IGBT的G极悬空，在其c极与e极之间加＿L电压，由于G极与c、e极之间寄生电容的存在，使得G极电位升高，c、e极间有电流流过，可能会使IGBT发热甚至损坏。再者，在IGBT关断期间，G极电压易受电路寄生元件的干扰，使IGBT误导通。为防止此类情况发生，应在IGBT的G、e极间接一只数十千欧姆的电阻R，且R应尽量靠近G极一与e极安装。
    2．过流保护
    IGBT因其饱和压降低和工作频率高等优点而成为大功率开关管的首选，但IGBT和晶闸管一样，其抗过载能力不强，因此需给IGBT安装过流保护电路。
    过流保护方式有软关断和降栅压两种。软关断是指在过流和短路时，直接关断IGBT。由于这一方式的抗干扰能力差（因为电路一旦检测到过流信号就关断，很容易发生误动作），故在实际中很少采用。
    在降栅压方式中，通常会设有固定延时电路，是指在检测到IGBT过流时，立即降低栅压，IGBT仍维持导通，但导通电流会被限制在一个较小范围内，避免IGBT过流损坏。一旦降栅压保护启动，若延时后过流故障依然存在，则关断IGBT ；若故障消失，则IGBT栅压自动恢复为正常值，这样可大大增强IGBT的抗干扰能力。
    图11是采用降栅压方式的过流保护电路。正常工作时，因故障检测二极管VD 1的导通，将a点的电压钳位在稳压二极管VZ1的击穿电压以下，三极管VT1截止。当电路发生过流和短路故障时，IGBT的C、e极间电压（Uce）上升，a点电压随之上升，升到一定值时，VZ1击穿，VT1导通，b点电压下降，电容C1通过电阻R1充电，当电容两端电压升到约1.4V时，三极管VT2导通，IGBT的G极电压随电容两端电压的上升而下降。通过调节C1的容量，可控制电容的充电速度，进而控制UGe的下降速度。当电容两端电压上升到稳压二极管VZ2的击穿电压时，VZ2击穿，UGe被钳位在一固定值上，降栅压过程结束。同时，光耦导通，输出过流信号。

    如果在延时过程中，故障现象消失了，则a点电压降低，VT1恢复截止，C1通过R2放电，d点电压升高，VT2也恢复截止，UGe上升，电路恢复正常工作状态。
    值得一提的是，在IGBT导通时，由于电容C2有一定的延时时间，IGBT管的Uce从高电压降为导通压降，过流保护电路不动作。
    在实际应用中，由于过流保护电路与IGBT直接连接，且多为热地供电系统（这部分电路常称为主电路），而驱动信号形成电路多处于冷地供电系统，这两部分电路常采用高速光耦进行隔离，如图12所示。

    正常工作时Q3、Q4均处于截止状态。当驱动信号为高电平时，光耦截止，A点电位为高电平，Q5导通，B点电位为高电平，Q2导通，Q1截止，IGBT的G、e极电压被Q2、R1、D1、D2、D3钳位在＋15V、IGBT能够快速导通。在此期间，由R8、、C2组成的延时电路使Q4保持截止状态。虽然C2的两端电压按充电规律上升，但由于IGBT已饱和导通，且导通压降很低，在D9的钳位作用下，C点电位为低电平，所以在IGBT正常导通时，Q3、Q4均处于截止状态。当驱动信号为低电平时，光耦导通，A点电位为低电平，Q5截止；B点电位为低电平，Q2截止，Q1导通，IGBT的G、e极电压经Q1、R1、D1钳位在－5V，可使IGBT快速关断，此时D9反向关断，阻止主电路高压窜入控制回路。在IGBT关断期间，C2两端电压通过R6放电，使C点电平更低，所以在IGBT关断期间，Q3、Q4总处于截止状态。
    当发生过流时，IGBT的G、e极间电压升高，此时D9反向关断，于是C点电压随C1充电电压的上升而增加，当过流现象持续约15Rs时，C点电压使稳压管D6导通，Q3随之导通，经Q3、D4、D1将IGBT的G、e极间电压降至10V左右。若C点电压在10μs之内又恢复到低电平，则Q3截止，电路恢复为正常工作状态。若过电流现象持续10μs以上，则C点电压继续上升，从而使稳压管D5导通，Q4立即导通，D点电位为低电平，Q1导通，由于C1的放电作用，则IGBT慢速关断。同时，E点电位经由两个与非门组成的RS锁存器锁定在高电平，高速光耦一直处于导通状态。此时，IGBT的G、e极间电压将被锁定为一5V，IGBT处于可靠地关断状态。在过流保护启动后，只有将故障排除，再通过闭合复位开关，才能重新解除过流保护状态。

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