IGBT的退饱和

IGBT（绝缘栅双极晶体管）退饱和（Desaturation，简称Desat） 是指 IGBT 从饱和导通状态进入线性工作区（或截止区），这通常意味着器件可能进入异常工作状态，例如过流或短路。

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IGBT 退饱和的主要原因

1. 电流过大：

   • 当 IGBT 承载的电流超过其正常工作范围（如短路电流），集电极-发射极电压 VCEV_{CE} 迅速上升，导致器件进入退饱和状态。

2. 栅极驱动不足：

   • 栅极驱动电压 VGEV_{GE} 下降，导致 IGBT 的导通能力下降，等效内阻增大，使 VCEV_{CE} 升高。

3. 供电电压下降：

   • 直流母线电压突然下降，导致 IGBT 内部载流子不足，使其无法维持低导通电压。

4. IGBT 过热：

   • 温度过高时，载流子复合率增加，使 IGBT 内部导通能力下降，导致退饱和。

正常情况下IGBT在饱和状态下CE两极的电压大小是0.3V，当发生退饱和时候,CE两极的电压大小将达到5 8 9V或其他。涉及芯片的DESAT引脚。

IGBT的DESAT引脚什么功能：

IGBT 栅极驱动器（如 TI UCC21750、Broadcom ACPL-332J、Infineon 1ED3491MU 等）通常包含 DESAT（Desaturation）引脚，用于检测 IGBT 进入 退饱和状态（Desaturation），防止因过流或短路损坏 IGBT。

这个引脚连接的二极管的选型:

IGBT驱动芯片的CLAMP引脚的作用：

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退饱和检测（Desat Protection）

为了防止 IGBT 因过流或短路损坏，通常会在 IGBT 栅极驱动电路中加入退饱和检测保护（Desaturation Protection），其基本工作原理如下：

1. 检测 VCEV_{CE}：

   • IGBT 处于饱和导通时，VCEV_{CE} 通常较低（约 1~3V）。
   • 如果 VCEV_{CE} 超过设定阈值（通常 6~10V），则判定 IGBT 进入退饱和状态。

2. 延时滤波：

   • 在检测 VCEV_{CE} 时，使用二极管 + 电阻 + 电容电路（Desat 保护电路）来防止误触发，确保只有当 VCEV_{CE} 持续过高时才触发保护。

3. 关断 IGBT：

   • 若检测到退饱和，栅极驱动器会缓慢关断 IGBT，以减少 IGBT 关断时的过电压。

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如何防止 IGBT 退饱和

• 合理选择驱动电路：

  • 采用合适的栅极驱动电压（如+15V/-8V），保证 IGBT 进入完全导通状态。

• 加入退饱和保护：

  • 采用Desat 保护电路，当检测到 VCEV_{CE} 异常升高时，立即关断 IGBT。

• 限流保护：

  • 采用电流检测和短路保护，避免 IGBT 进入短路状态。

• 优化散热：

  • 提高散热设计，防止 IGBT 过热导致退饱和。

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总结

IGBT 退饱和通常由过流、栅极驱动不足、母线电压下降或温度过高引起。使用**退饱和保护电路（Desat Protection）**可以有效检测并防止 IGBT 因过流损坏，同时合理选择驱动电压、加入限流保护和优化散热，也能降低 IGBT 退饱和的风险。