【经验】隔离驱动芯片如何使用高压二极管实现IGBT退饱和保护？

时间： 2018-01-19 来源：世强作者：zyliuliu

大功率变频器运行时，桥臂直通是可能出现的严重故障之一。该故障会导致流过IGBT模块的电流迅速变大，IGBT由饱和导通进入退饱和状态，模块内部热量短时间迅速累积无法释放，最终导致IGBT炸坏，变频器故障停机。如图1所示：

图1：IGBT过流进入退饱和状态

从图1中波形可以看到，短路电流Ic攀升至额定值的4倍左右时，Vce开始由饱和压降迅速上升至直流母线电压，此时我们就称为IGBT发生退饱和行为。为避免IGBT模块由于退饱和行为导致的炸机，我们在IGBT驱动电路施加了Vce压降检测功能和高级软关断，可以在IGBT进入退饱和状态后10us内迅速关断IGBT门极驱动Vge，保护IGBT不被损坏。

下面我们来介绍PI的隔离驱动SID11x2K是如何使用高压二极管实现IGBT退饱和保护功能的，如图2所示：

图2：使用二极管实现IGBT退饱和保护

在图2中，SID11x2K的VCE管脚通过电阻Rvce、电容Cres以及高压二极管Dvce实现IGBT的CE极管压降检测，从而实现退饱和保护功能。其中，Dvce是高压二极管，其耐压值不得低于IGBT耐压。

1、在IGBT关断状态下，SID11x2K内部的MOSFET将Vce连接到COM，然后电容Cres被放电至负电源电压（-10V左右），此时高压二极管Dvce处于反向截止状态。

2、在IGBT打开且处于导通状态时，随着Vce降低，Cres的电压开始由VISO经过Rres进行充电，Cres充电时间取决于电阻值Rres和电容值Cres，当IGBT的CE极间压降降低至饱和电压时，Cres的电压被高压二极管Dvce钳住。建议高压二极管Dvce使用标准工频整流二极管，如1N4007。如图3所示：

图3：IGBT导通时Vce管脚变化曲线

3、当IGBT短路时，IGBT退出饱和区，Vce迅速上升至母线电压，高压二极管Dvce截止，电容Cres被充电，当Cres电压被充至内部比较器电位Vrefx时，比较器发生反转，进入保护状态。

本文详细分析了IGBT出现过流而进入退饱和状态后，驱动电路通过PI隔离驱动SID11X2K（门极驱动芯片）与高压二极管配合，检测IGBT的CE极间压降变化，从而实现了IGBT退饱和保护功能，避免出现过流引起的炸机故障，提高可靠性。

发送到邮箱 |
+1 赞 0
收藏
评论 0
| 转发至：

本网站所有内容禁止转载，否则追究法律责任！

平台合作

提交评论

全部评论（0）

暂无评论

【经验】如何正确测试IGBT门极驱动波形？

本文以vincotech E3半桥IGBT模块（A0-VS122PA600M7-L759F70）和PI隔离驱动（SID1182K）为例，介绍在实际的IGBT驱动电路中如何正确测试门极驱动波形。

2018-12-19 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【经验】一文介绍IGBT及MOSFET隔离驱动

IGBT和MOSFET隔离驱动是可靠的驱动绝缘栅器件，目前已经有很多成熟的电路。当不需要将驱动信号与功率器件隔离时，驱动电路的设计相对简单，目前有很多优秀的驱动集成电路。本文SLKOR为您介绍IGBT及MOSFET隔离驱动。

2022-01-12 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

【经验】教你验证SID1182K隔离驱动芯片能否驱动600A/1200V IGBT模块

IGBT驱动电路设计的优劣、驱动参数设置是否合理，关系到IGBT能否长期稳定的工作。本文我们就以Vincotech的IGBT模块（A0-VS122PA600M7-L759F70）和PI隔离驱动芯片（SID1182K）为例，验证SID1182K能否驱动600A/1200V IGBT模块。

2019-01-02 - 设计经验代理服务技术支持采购服务

再做一款汽车空调加热器，需要用隔离驱动来驱动IGBT来控制PTC加热，请帮忙推荐一颗双通道隔离驱动，输入电压15V，输出电压40V，输出电流1A，隔离电压5KV。

给你推荐数明双通道隔离驱动 SLMI8230，输入电压3-18V，输出电压40V，输出电流1A，隔离电压5KVrms。详情请查看数据手册：https://www.sekorm.com/doc/3768237.html。

2023-06-14 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

IGBT驱动波形中米勒平台产生的原理当IGBT在开关时普遍会遇到的一个问题即寄生米勒电容开通期间的米勒平台。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响是很明显的。基于门极G与集电极C之间的耦合，在IGBT关断期间会产生一个很高的瞬态dv/dt，这样会引发门极VGE间电压升高而导通，这是一个潜在的风险，因此为了规避这个风险，有源米勒钳位功能应运而生。图1：下管IGBT因寄生米勒电容而导通有源米勒钳位解决方案要想避免RG优化、CG损耗和效率、负电源供电成本增加等问题，另一种方法是使门极和发射极之间发生短路，这种方法可以避免IGBT不经意的打开。具体操作方法是在门极与射极之间增加三级管，当VGE电压达到某个值时，门极与射极的短路开关(三级管)将被触发。这样流经米勒电容的电流将被增加的三极管截断而不会流向VOUT。这种技术被称为有源米勒钳位技术，具体方法见如下图2。图2：有源米勒钳位采用外加三极管一般选用的隔离驱动芯片（以Silicon Labs Si8285为例）通过IGBT栅极和集电极间寄生电容C_CG及Si8285副边VH pin、外部RH及内部PMOS源极电阻RSS、内部NMOS等对IGBT门极电荷进行放电来达到软关断效果。直至最后退饱和工作完成，故障通过FLT pin隔离输出，反馈给MCU。

2018-10-18 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【产品】600V高压半桥门极驱动芯片，用于驱动高速MOSFET和IGBT

IXYS（LITTELFUSE收购）推出的IX21844是一款可用于驱动高速MOSFET和IGBT的高压半桥门极驱动器芯片，可提供1.4A的源电流和1.8A的灌电流，浮动高侧通道可以从公共基准驱动600V N沟道功率MOSFET或IGBT。非常适用于开关电源、电机驱动逆变器、直流/直流转换器、不间断电源（UPS）等应用领域。

2018-08-09 - 新产品代理服务技术支持采购服务

【应用】具有10A拉灌电流的单通道隔离驱动芯片助力IGBT驱动电路，隔离电压可减少因强电信号导致弱电端烧毁故障的几率

数明SILM5350凭借其超大的10A拉电流和灌电流能力能够同时驱动多路的IGBT电路，相比以往设计的的一驱动对一IGBT的驱动方式，节省了器件个数并且提高了IGBT的可靠性。

2023-05-26 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

【应用】国产单通道隔离栅驱动器SLMI350DB-DG应用于大功率设备变频器，电源电压可达40V

针对变频器为主的大型功率设备电路设计应用，推荐数明半导体SLMI350DB-DG，SLMi350是一款光学兼容产品，单通道隔离栅驱动器，用于IGBT、MOSFET，具有2.5A源极和2.5A汇极峰值输出电流和3750V rms增强隔离额定值。

2021-12-18 - 应用方案代理服务技术支持采购服务

多合一电机驱动器上寻一颗单通道隔离驱动，3输出电压30V，峰值输出电流3A以上，隔离电压3.75 kVrms ，传播延迟100ns左右，集成 IGBT 软关断、退饱和检测、欠压锁定等功能，是否有合适推荐？

推荐华大半导体HSA6880-Q，资料链接如下：https://www.sekorm.com/doc/3173535.html

2023-04-04 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

在设计光伏逆变器功率电路时，IGBT驱动电路采用的光耦HCPL-3120，其输出侧推挽电路压降为2.5V，导致IGBT驱动电压偏低，请帮忙推荐合适的驱动产品，可以帮助提高IGBT驱动电压？

在光伏逆变器中，IGBT的驱动电压建议为+15V，驱动电压偏低会导致IGBT的导通损耗偏大。推荐采用Silicon Labs的隔离驱动Si8621，其输出侧为轨到轨输出，推挽电路压降很低，仅为0.3V左右。相比目前的电路应用，IGBT驱动电压可以提高1V以上，有助于IGBT深度饱和导通。

2018-06-20 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

用Pc929做IGBT驱动光耦怎么做短路保护

PC929隔离驱动光耦因是早期的设计，目前已经停产，设计时存在两个致命缺陷：1、PC929不具备软关断功能，保护时关闭IGBT会引起母线电压大幅度上升，对IGBT造成过压损耗，实际设计时需要额外的保护设计，增加设计成本。2、PC929故障反馈端FAULT PIN内部是没有保护功能的，实际设计时需要一颗额外的外部光耦做信号隔离完成故障信号的反馈，也会增加设计成本。推荐选用PS9402或者Silicon Labs SI8286做替代设计，可参考文章：https://www.sekorm.com/news/61471716.html。

2018-10-29 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

你好，目前客户正在做一个PTC控制器的项目，需要匹配一个单通道的隔离驱动，请问有什么合适的产品推荐吗？

你好，这里推荐使用3PEAK的TPM5350Q，SIC/IGBT单通道，5A隔离驱动，带米勒钳位，具体可以参考：https://www.sekorm.com/doc/3743133.html

2023-03-29 - 技术问答代理服务技术支持采购服务

【应用】隔离驱动芯片SI8233BB用于电动压缩机驱动器上的IGBT驱动，具有最高8MHz的开关频率

Silicon Labs的隔离驱动芯片SI8233BB在电动压缩机驱动系统中的应用随着电动汽车快速发展，汽车上高压PMSM电机的应用也越来越广，而电机驱动IC的需求也在增加，车载电动压缩机就是一种工作电压为动力电池供高压的部件。Silicon Labs的隔离驱动芯片SI8233BB是可应用于电动压缩机驱动器上IGBT驱动的很好方案。

2020-04-14 - 应用方案代理服务技术支持采购服务