这款具有IGBT保护的芯片其原理是什么？

具有IGBT保护的驱动芯片通过监测IGBT的工作状态来检测故障并触发保护机制，其核心原理通常基于退饱和检测（Desaturation Detection）。以下是详细的原理和故障触发机制：

1. IGBT保护的基本原理：退饱和检测

• 正常导通状态：IGBT在饱和区工作时，集电极-发射极电压（Vce）较低（通常为1-3V）。


• 故障状态：当发生过流或短路时，IGBT退出饱和区进入线性区，Vce显著升高（可达数十伏）。


• 检测方法：驱动芯片通过实时监测Vce的电压，并与预设阈值比较。若Vce超过阈值且持续一定时间（避免误触发），则判定为故障。

2. 短路分类与检测机制

一类短路（SC1）：开通时短路

• 场景：IGBT在开通瞬间负载已短路（如直通短路），电流迅速上升。


• 检测：
  
  
  
  • 消隐时间（Blanking Time）：在IGBT开通后的极短时间内（约1-5μs），屏蔽Vce检测，避免误判（因开通瞬间电压尖峰）。
  
  
  • 退饱和触发：消隐时间结束后，若Vce仍高于阈值，触发保护。
  
  


• 响应：立即软关断IGBT，防止过流损坏。

二类短路（SC2）：导通后短路

• 场景：IGBT已正常导通，运行中突发短路（如负载短路）。


• 检测：
  
  
  
  • 持续监测Vce，无需消隐时间。
  
  
  • 若Vce超过阈值，立即触发保护。
  
  


• 响应：快速关断IGBT，通常比SC1更紧急（因电流已处于高位）。

3. 阈值设定与抗干扰设计

• 阈值电压：通常设为IGBT饱和电压的2-3倍（例如5-7V），需根据具体器件参数调整。


• 滤波与延迟：RC滤波电路或数字延迟用于过滤噪声，防止误触发。


• 软关断：降低关断时的di/dt，减少电压尖峰和电磁干扰。

4. 触发保护的条件

• Vce超阈值：超过设定电压阈值。


• 持续时间：超过消隐时间（SC1）或瞬时触发（SC2）。


• 温度监测：部分芯片集成温度传感器，在过热时协同触发保护。

5. 一类和二类短路是否应触发？

• 必须触发：两类短路均会导致IGBT过流和过热，必须快速保护。


• 区别处理：
  
  
  
  • SC1：依赖消隐时间后检测，避免误判。
  
  
  • SC2：实时检测，无需延迟。
  
  

6. 典型检测电路

• 二极管钳位电路：通过二极管将Vce信号传递至驱动芯片的比较器。


• 分压电阻网络：降低电压至比较器输入范围。


• 逻辑控制模块：整合消隐时间、阈值比较和关断逻辑。

总结

驱动芯片通过退饱和检测实时监控IGBT的Vce电压，结合消隐时间和阈值比较，快速区分正常操作与短路故障。无论是SC1还是SC2，均需在数微秒内触发保护，以防止器件损坏。设计时需平衡响应速度与抗干扰能力，确保可靠性与安全性。

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