IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）兼有場(chǎng)效應晶體管輸入阻抗高、驅動(dòng)功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn)，是目前中、大功率開(kāi)關(guān)電源最普遍使用的電力電子開(kāi)關(guān)器件。 IGBT能夠承受的短路時(shí)間取決于它的飽和壓降和短路電流的大小，一般僅為幾μs至幾十μs。短路電流過(guò)大不僅使短路承受時(shí)間縮短，而且使關(guān)斷時(shí)電流下降率 過(guò)大，由于漏感及引線(xiàn)電感的存在，導致IGBT集電極過(guò)電壓，該過(guò)電壓可使IGBT鎖定失效，同時(shí)高的過(guò)電壓會(huì )使IGBT擊穿。因此，當出現短路過(guò)流時(shí)，必須采取有效的保護措施。
 
為了實(shí)現IGBT的短路保護，則必須進(jìn)行過(guò)流檢測。適用IGBT過(guò)流檢測的方法，通常是采用霍爾電流傳感器直接檢測IGBT的電流Ic，然后與設定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅動(dòng)信號的關(guān)斷；或者采用間接電壓法，檢測過(guò)流時(shí)IGBT的電壓降Vce，因為管壓降含有短路電流信息，過(guò)流時(shí)Vce增大，且基本上為線(xiàn)性關(guān)系，檢測過(guò)流時(shí)的Vce并與設定的閾值進(jìn)行比較，比較器的輸出控制驅動(dòng)電路的關(guān)斷。

在短路電流出現時(shí)，為了避免關(guān)斷電流的 過(guò)大形成過(guò)電壓，導致IGBT鎖定無(wú)效和損壞，以及為了降低電磁干擾，通常采用軟降柵壓和軟關(guān)斷綜合保護技術(shù)。

在設計降柵壓保護電路時(shí)，要正確選擇降柵壓幅度和速度，如果降柵壓幅度大（比如7。5V），降柵壓速度不要太快，一般可采用2μs下降時(shí)間的軟降柵壓，由于降柵壓幅度大，集電極電流已經(jīng)較小，在故障狀態(tài)封鎖柵極可快些，不必采用軟關(guān)斷；如果降柵壓幅度較?。ū热?V以下），降柵速度可快些，而封鎖柵壓的速度必須慢，即采用軟關(guān)斷，以避免過(guò)電壓發(fā)生。

為了使電源在短路故障狀態(tài)不中斷工作，又能避免在原工作頻率下連續進(jìn)行短路保護產(chǎn)生熱積累而造成IGBT損壞，采用降柵壓保護即可不必在一次短路保護立即封鎖電路，而使工作頻率降低（比如1Hz左右），形成間歇“打嗝”的保護方法，故障消除后即恢復正常工作。

下面是幾種IGBT短路保護的實(shí)用電路及工作原理。
 
(1)利用IGBT的Vce設計過(guò)流保護電路

圖1是利用IGBT過(guò)流時(shí)Vce增大的原理進(jìn)行保護的電路，用于專(zhuān)用驅動(dòng)器EXB841。EXB841內部電路能很好地完成降柵及軟關(guān)斷，并具有內部延遲功能，以消除干擾產(chǎn)生的誤動(dòng)作。含有IGBT過(guò)流信息的Vce不直接送至EXB841的集電極電壓監視腳6，而是經(jīng)快速恢復二極管VD1，通過(guò)比較器IC1輸出接至EXB841的腳6，其目的是為了消除VD1正向壓降隨電流不同而異，采用閾值比較器，提高電流檢測的準確性。如果發(fā)生過(guò)流，驅動(dòng)器EXB841的低速切斷電路慢速關(guān)斷IGBT，以避免集電極電流尖峰。

(2)　利用電流傳感器設計過(guò)流保護電路

圖2(a)是利用電流傳感器進(jìn)行過(guò)流檢測的IGBT保護電路，電流傳感器（SC）初級（1匝）串接在IGBT的集電極電路中，次級感應的過(guò)流信號經(jīng)整流后送至比較器IC1的同相輸入端，與反相端的基準電壓進(jìn)行比較，IC1的輸出送至具有正反饋的比較器IC2，其輸出接至PWM控制器UC3525的輸出控制腳10。不過(guò)流時(shí)，VAVref，VB為高電平，C3充電使VC>Vref，IC2輸出高電平（大于1.4V），關(guān)閉PWM控制電路。因無(wú)驅動(dòng)信號，IGBT關(guān)閉，而電源停止工作，電流傳感器無(wú)電流流過(guò)，使VA參數，使PWM驅動(dòng)信號關(guān)閉時(shí)間t2>>t1，可保證電源進(jìn)入睡眠狀態(tài)。正反饋電阻R7保證IC2只有高、低電平兩種狀態(tài)，D5，R1，C3充放電電路，保證IC2輸出不致在高、低電平之間頻繁變化，即IGBT不致頻繁開(kāi)通、關(guān)斷而損壞。

(3)　綜合過(guò)流保護電路

圖3是利用IGBT（V1）過(guò)流集電極電壓檢測和電流傳感器檢測的綜合保護電路，電路工作原理是：負載短路（或IGBT因其它故障過(guò)流）時(shí)，V1的Vce增大，V3門(mén)極驅動(dòng)電流經(jīng)R2，R3分壓器使V3導通，IGBT柵極電壓由VD3所限制而降壓，限制IGBT峰值電流幅度，同時(shí)經(jīng)R5C3延遲使V2導通，送去軟關(guān)斷信號。另一方面，在短路時(shí)經(jīng)電流傳感器檢測短路電流，經(jīng)比較器IC1輸出的高電平使V3導通進(jìn)行降柵壓，V2導通進(jìn)行軟關(guān)斷。

此外，還可以應用檢測IGBT集電極電壓的過(guò)流保護原理，采用軟降柵壓、軟關(guān)斷及降低工作頻率保護技術(shù)的短路保護電路]。開(kāi)關(guān)電源保護功能雖屬電源裝置電氣性能要求的附加功能，但在惡劣環(huán)境及意外事故條件下，保護電路是否完善并按預定設置工作，對電源裝置的安全性和可靠性至關(guān)重要。驗收技術(shù)指標時(shí)，應對保護功能進(jìn)行驗證。

開(kāi)關(guān)電源的保護方案和電路結構具有多樣性，但對具體電源裝置而言，應選擇合理的保護方案和電路結構，以使得在故障條件下真正有效地實(shí)現保護。