汽車逆變器功率晶體管保護設計
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汽車系統中的逆變器為電動機控制電源的關鍵部件，它可以把相對較低的直流電池電壓轉換成為交流高電壓，其中使用功率開關來調節能量的遞送，請參考圖1。通過微控制器送出開關信號，并利用隔離門驅動器作為低電壓微控制器和高電壓功率開關間的接口。
許多新形態的功率開關，如碳化硅，都被評估是否可以使用于汽車逆變器中，但目前最具競爭力的還是IGBT。長久以來，這些功率晶體管已經被廣泛應用于高電壓和高功率的處理上，但在發展過程中卻存在缺點，為了把IGBT中的功率損耗降到最低，新一代的IGBT產品尋求降低開關和傳導損耗，不過，為了降低傳遞損耗，通常必須在強固性上做出讓步。
圖1 汽車系統中的逆變器使用功率開關IGBT器件控制電動機電源，但這些器件必須加以保護以確保長時間的工作壽命。
錯誤保護避免損壞
降低IGBT傳導損耗通常會引起短路電流的增加，從而縮減短路的存活時間，許多逆變器的內部或外部錯誤情況會造成逆變器中一或多個IGBT短路或類似短路的過載情況，包括相位到相位輸出短路、逆變器橋接腳的過沖，以及IGBT低驅動電壓。由于IGBT會因這些錯誤而受到損壞，因此對于逆變器設計，快速并且可靠的IGBT短路檢測和保護就變得非常重要。
但并非所有這些錯誤都可以使用相位電流傳感器進行檢測，一個比較好的替代做法是分別獨立檢測每個IGBT的負載電流大小。檢測負載電流大小有幾個方法，如使用分流電阻或射極分離的IGBT，可以產生正比于IGBT負載電流的電壓信號，當信號超過設定的閥值大小時就會觸發保護機制。不過IGBT的最大可容忍電流會依采用的工藝、工作溫度以及門電壓而定，因此在設定負載電流觸發閥值時必須非常保守，以便限制IGBT的工作范圍。
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