IGBT因其飽和壓降低和工作頻率高等優點而成為大功率開關電源等電力電子裝置的首選功率器件，但IGBT和晶閘管一樣，其抗過載能力不高〔1-2〕。因此，如何設計IGBT的驅動過流保護電路，使之具有完善的驅動過流保護功能，是設計者必須考慮的問題。本文從應用角度，歸納、總結了IGBT的驅動過流保護電路的設計方法。

　　1、驅動過流保護電路的驅動過流保護原則

　　IGBT的技術資料表明，IGBT在10μS內最大可承受2倍的額定電流，但是經常承受過電流會使器件過早老化〔3〕，故IGBT的驅動過流保護電路的設計原則為：一、當過電流值小于2倍額定電流值時，可采用瞬時封鎖柵極電壓的方法來實現保護；二、當過電流值大于2倍額定電流值時，由于瞬時封鎖柵極電壓會使di/dt很大，會在主回路中感應出較高的尖峰電壓，故應采用軟關斷方法使柵極電壓在2μS—5μS的時間內降至零電壓〔4〕，至最終為-5伏的反電壓；三、采用適當的柵極驅動電壓。基于上述思想，驅動過流保護電路現分為分離元件驅動過流保護電路和模塊驅動過流保護電路。

　　2、驅動過流保護電路的設計

　　2、1 分離元件驅動過流保護電路

　　以多電源驅動過流保護電路為例，分離元件驅動過流保護電路〔5〕如圖1。圖1中，T1、T4和T5構成IGBT的驅動電路，DZ1、T3、D2、C4構成延時降壓電路。T6、555集成電路和光耦LP2構成延時電路。在正常開通時，T1和T4導通，由于D1和R6的作用，B點電路不會超過DZ1擊穿電壓，此時T3截止，D點電位不會下降，延時電路不延時，T2截止。當IGBT流過短路電流時，IGBT的集射極壓降上升，此時C點電位上升，上升時間t1由式（1）求得〔6〕。

　　式（1）中，VCC是電源電壓，單位為伏特；V1是DZ1擊穿電壓，單位為伏特；τ2=R2×C2，為時間常數，單位為秒；VC2為電容C2的初始電壓，單位為伏特。

　　當C點電位上升到DZ1的擊穿電壓時，T3導通，C4放電，D點電位下降，即F點和G點電位下降，IGBT的柵極驅動電壓下降。同時，光耦LP2導通，延時電路開始計時，此計時時間t2由式（2）求得〔6〕。

　　式（2）中，VCC是電源電壓，單位為伏特；V2是555翻轉電平，單位為伏特；τ2=（R14+R15）×C5，為時間常數，單位為秒；VC5為電容C5的初始電壓，單位為伏特。

　　如果過流故障在555計時時間t2內消除，則C點電位下降恢復到原來值，DZ1、T3立即截止，同時C4開始充電，F點和G點電位上升，IGBT的柵極電壓恢復到原來的正常值，IGBT繼續正常工作；如果在555計時時間t2內過流故障還沒有消除，則555輸出高電平，經T7、CD4043和CD4081驅動光耦LP1，使A點電位下降并保持，T1截止，T5導通，IGBT的柵射極電壓最終為-5伏，導致IGBT截止，從而實現延時緩降壓過流保護。其從發生過流故障到徹底關斷IGBT所需的總時間t為

　　t=t1+t2（3）

　　式（3）中，t、t1和t2的單位都是秒。

　　此外，單電源驅動過流保護電路的原理與上述多電源驅動過流保護電路類似，可參閱文獻〔7〕。

　　還應注意〔8〕：（1）選擇合適的柵極驅動電壓值；正電壓值一般在12V—15V為宜，12V最佳，反向電壓一般在5V—10V；

　　（2）選擇合適的柵極串聯電阻值，一般選幾歐姆到十幾歐姆；

　?。?）選擇合適的柵射極并聯電阻值或穩壓二極管。

　　從上述分析可知，分離元件驅動過流保護電路復雜，但設計靈活。