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1．3．2 IGBT短路保护电路策略
从IGBT短路波形图可知，当IGBT短路发生时，电流上升至IGBT的4倍额定电流，驱动保护电路要将这个电流关断，这时的电流值比逆变器正常电流高4倍以上，势必产生很高的电压尖峰。为了防止电压尖峰损坏IGBT，需要引入有源钳位电路。
因此，大功率IGBT短路保护电路的控制策略：
(1)短路保护电路；
(2)有源钳位电路。
1．3．3 大功率IGBT驱动电路的设计规范
大功率IGBT驱动电路的设计规范：
(1)采用隔离变压器；
(2)采用Vcesat饱和压降进行短路检测和管理，包括软关断动作，以及采用不同的门极电阻进行开通和关断。
由于大功率IGBT驱动电路复杂，本文以瑞士CONCEPT公司最新推出的第二代SCALE-2模块2SC0435T作为核心部件，设计驱动电路。与第一代SCALE-1模块2SD315A比较，2SC0435T改进了短路保护功能，增加了有源钳位功能。

2 大功率IGBT短路保护电路设计
2．1 SCALE模块的内部结构
SCALE模块内部主要由三个功能模块构成，即逻辑驱动转化接口LDI、电气隔离模块和智能栅极驱动IGD。
第一个功能模块是由辅助电源和信号输入两部分组成。
其中信号输入部分主要将控制器的PWM信号进行整形放大，并根据需要进行控制，之后传递到信号变压器，同时检测从信号变压器返回的故障信号，将故障信号处理后发送到故障输出端；辅助电源的功能是将输入的直流电压经过单端反激式变换电路，转换成两路隔离电源供给输出驱动放大器使用。
第二个功能模块是电气隔离模块，由两个传递信号的脉冲变压器和传递功率的电源变压器组成。防止功率驱动电路中大电流、高电压对一次侧信号的干扰。
第三个功能模块是驱动信号输出模块，IGD主要对信号变压器的信号进行解调和放大，对IGBT的短路和过流进行检测，并进行故障存储和短路保护。
2．2 一代SCALE-1短路保护电路
图3所示为CONCEPT第一代SCALE-1的经典IGBT保护电路，工作原理是：
(1)当IGBT关断时，T1导通，电流源1被T1旁路，Ca的点位被钳在低位，比较器不翻转。
(2)当IGBT进入开通的过程中，T1截止，IGBT进入饱和导通，电流源1流过Rm，Dm及IGBT形成回路，比较器不翻转。
(3)当IGBT出现短路时，会退出饱和区，Vce快速上升至直流母线电压，Dm马上截止，电流源1则向Ca充电，Ca的电位线性上升，到达门槛时比较器翻转。

参数设定：
(1)比较器的反向输入端为参考电压值，Vth=150μA*Rth；
(2)正常导通时，集电极电压为饱和电压值，一般为2V左右，加上2个1N4007的压降，以及恒流源1．4mA通过Rm的压降，可得出同相端电压值一般为3V左右；
(3)短路或过流时，1N4007反向截止，1．4mA的恒流源给Ca充电，由U=1T／C可推出响应时间。
响应时间与定时电容Ca、参考电压电阻Rth的关系见表1。

因为Vth设定为饱和电压值，电路在应用中易导致驱动器误保护。

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关键词： IGBT模块 二代SCALE-2模块 2SC0435T 短路保护 有源钳位