IGBT用于开关许多商品中的电源，这些商品包含变频驱动器(VFD)、伺服驱动器、电动轿车、巴士和货车、火车、医疗设备（X光和MRI）、空调乃至一些专业音频体系等。这些商品都归于“大功率”运用，它们很简略被视为电气商品而非电子商品，因而咱们会以为它们并不简略受损。可是，有许多纷歧样的失效机制会致使IGBT损坏，除非在方案进程平分外用心，确保器材的精确操作。

与悉数器材相同，作业环境（温度、热冲击、热和功率循环以及振荡）可构成IGBT失效。ESD（静电放电）也是一个失效要素。因为IGBT和门极驱动器一般由机柜设备人员而非电子专业人员进行设备，所以毫不出奇十分多的失效是由人为操作不妥致使。要避免IGBT呈现此类失效，首要在于严峻遵从设备攻略，并确保器材在规矩的操作条件下作业。

过流是另一个潜在的失效要素。关于此疑问有集成的处理方案可供运用，但也有简略、低本钱的处理方案，即在沟通输出端运用电撒播感器进行丈量来结束，而大大都客户更甘愿挑选低本钱的方案。

别的的首要失效机制有短路、di/dt过高、dv/dt过高以及门极-发射极和集电极-发射极过压。作业所需求的便是关于这些失效机制的维护功用，当功率水平抵达十0 kW且体系本钱较为宝贵时尤为需求，因而Power Integrations等IGBT驱动器厂商已在其商品中集成了立异的牢靠维护机制，可以处理这些疑问，然后为IGBT模块供应强有力的维护。

短路

一种常用的查看短路然后在IGBT损坏之前将其关断的办法是，运用一个集成了退饱满维护功用的光耦IC。怅惘的是，这种办法有两个下风。榜首，具有退饱满维护功用的光耦IC还恳求选用高压二极管，而这种二极管不只本钱宝贵，而且损耗也高。第二，或许更首要的是，所需的退饱满监控电子元件一般对EMI或Vce电压尖峰很活络。这可致使使短路维护误动作，致使IGBT意外关断。

而Power Integrations的IGBT驱动器则选用了纷歧样的办法。他们选用ASIC芯片组以削减元件数量并减小规范，一同跋涉功用、功率和可拓宽性。该芯片组还具有抢先的监控和操控功用。为处理短路丈量疑问，运用SCALE-2芯片组和电阻串来动态丈量IGBT的VCE，请拜见图2。这不只意味着小的电压尖峰不会致使短路维护误触发，而且还具有别的优势。电阻串办法比规范二极管丈量办法的本钱低，而且没有耦合电容，因而没有影响功率的剩下电容，也不受dv/dt影响。更进一步的优势是，可以运用一个参看守脚轻松调整短路维护的活络度，然后习气特定的运用。

高档/动态高档有源钳位

SCALE-2芯片组还用于结束杂乱的有源钳位技能，以应对前面说到的别的IGBT失效办法——di/dt过高、dv/dt过高以及门极-发射极和集电极-发射极过压。

底子有源钳位（图3中的方框AC）在关断时可绑缚IGBT的VCE。IGBT会在其VCE跨过预设的阈值时当即有些导通，然后坚持在线性区内作业，因而可下降集电极电流的下降速率，进而绑缚集电极-发射极过压。在SCALE-2技能中，高档有源钳位(AAC)反响（图3中的方框AC和AAC）是由驱动器的副方ASIC结束的。只需电阻R2右侧的电位因有源钳位动作而添加，与GL相连的驱动器的推动级的关断MOSFET就会被逐渐关断。这么会削减从IGBT门极流出并流入COM的电荷，该电荷流经关断门极电阻Rg,off。这不只能减小IGBT关断时集电极-发射极过压，还可下降 TVS损耗，然后跋涉功率。

SCALE-2驱动器中还结束了dv/dt反响功用（图3中的 dv/dt feedback）。其效果是，在正常开关作业中结束十分有用的关断过压绑缚，而不会构成TVS热过载。在集电极-发射极电压添加时，由发作的电流会流入与TVS并联的dv/dt反响电容。该电流将进一步为高档有源钳位供应支撑，因为它流入同一个驱动器端子，但会早于高档有源钳位的TVS动作。经过选用这种额定的驱动办法，VCE电压的钳位变得更有用，TVS损耗更低。假定设置精确，IGBT可以在此操作办法下接连作业。因而，可以在更大的直流母线杂散电感下开关IGBT模块，而不会超出IGBT的反向偏置安全作业区(RBSOA)。而且，不需求运用吸收电容。

Power Integrations已将钳位技能跋涉到了新的水平：动态高档有源钳位(DA2C)添加了额定的TVS二极管（图3中的方框DA2C），与高档有源钳位中运用的TVS串联。从IGBT导通开端，到IGBT宣告关断指令后的大概15-20us内，辅佐IGBT Q0都处于翻开状况，将这个额定的TVS短接，以下降有源钳位的门槛值，确保取得高效的有源钳位（在IGBT关断进程中额定的TVS不作业）。在经过该15-20us的推延时间后，辅佐IGBT Q0关断，这个加装的TVS被激活，驱动器的有源钳位的门槛值被跋涉，这么可以容许直流母线电压在IGBT关断时期上升到更高的值。这意味着，急迫停机后改换器体系的输出电感会消磁，但无需忧虑不行避免的直流母线电压短时添加所构成的影响。

软关断

AAC和DA2C都合适具有高换流杂散电感的运用，这些运用恳求操控IGBT关断时的di/dt，确保IGBT可以在反向偏置安全作业区(RBSOA)内作业。但关于有些运用，例如具有低换流杂散电感和IGBT关断过冲处于RBSOA内的运用，更为简略的选项是软关断(SSD)，因为它具有不需求TVS二极管施行有源钳位的优势。软关断(SSD)会在查看到短路后激活。它维护半导体免遭损坏的结束办法是，经过绑缚短路继续时间和电流斜率，然后使瞬时VCE一向低于VCES（半导体的阻断电压才干）。

VCE退饱满在P1时间（绿线）内可见，因为选用轨到轨输出技能，VGE（门极-发射极电压，粉色线）一向十分安稳。经过P1（约5 μs）后，VGE在特守时间(tFSSD)内被绑缚到较低值。在tFSSD时期，IC（短路电流）被绑缚，开端会呈现较小的VCE过压。在P3时期，半导体的门极进一步放电。在放电进程行将结束时，门极会联接到COM，VGE活络下降到关断负电压，剩下的门极电荷被移除，短路电流被堵截，然后再次呈现较小的VCE过压。悉数短路查看和安全关断时间不到十 μs。Power Integrations经过新版SCALE-2技能SCALE-2+做到了这一点，该技能可结束AAC/DA2C或SSD功用。

集成

Power Integrations的SCALE-2芯片组是这篇文章所述的悉数IGBT维护机制的基地地址，该芯片组可在驱动和操控IGBT模块以及监控其功用的一同结束这些功用。该芯片组可省去许多的别的处理方案需求用来结束这些功用的无源和有源元件。选用这种芯片组，驱动器不只能供应更多的功用，而且还能跋涉牢靠性并减小规范。

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