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由于逆變電源在電路中肩負著直流和交流之間的轉換，所以其安全性就顯得尤為重要。如果逆變電源出現短路的情況，那么就有可能出現燒毀的情況，想要有效避免短路情況的發   生，就要充分重視逆變電源中的過流短保護電路。本篇文章就將為大家介紹過流短路保護電   路的設計。

現實生活中的負載大多數是沖擊性負載，例如熾燈泡，在冷態時的電阻要比點亮時低很   多，像電腦，電視機等整流性負載，由于輸入的交流電經過整流后要用一個比較大的電容濾   波，因而沖擊電流比較大。還有冰箱等電機感性負載，電機從靜止到正常轉動也需要用電力   產生比較大的轉矩因而起動電流也比較大。

如果我們的逆變器只能設定一個能長期工作的額定輸出功率的話，在起動功率大于這個   額定輸出功率的負載就不能起動了，這就需要按照起動功率來配備逆變器了，這顯然是一種   浪費。實際中，我們在設計過流短路保護電路時我們會設計兩個保護點，額定功率和峰值功   率。一般峰值功率設定為額定功率 2-3 倍。時間上額定功率是長時間工作不會保護的，峰值功率一般只維持到幾秒就保護了。下面進行舉例說明：

圖 1

如圖 1 所示，R5 為全橋高壓逆變 MOS 管源極的高壓電流取樣電阻，可以這么理解，高壓電流的大小基本上決定了輸出功率的大小，所以用 R5 檢測高壓電流的大小。圖 1 中 LM339 的兩個比較器單元我們分別用來做過流和短路檢測。

先看由IC3D 及其外圍元件組成的過流保護電路，IC3D 的8 腳設定一個基準電壓，由 R33、 VR4、R56、R54 分壓決定其值 U8=5*（R33+VR4）/（R33+VR4+R56+R54）。當 R5 上的電壓經過 R24，C17 延時后超過 8 腳電壓 14 腳輸出高電平通過 D7 隔離到 IC3B 的 5 腳。4 腳兼做電池欠壓保護，正常時 5 腳電壓低于 4 腳，過流后 5 腳電壓高于 4 腳，2 腳輸出高電平控制后

級的高壓 MOS 關斷，當然也可以控制前級的 MOS 一起關斷。D8 的作用是過流短路或電池欠壓后正反饋鎖定 2 腳為高電平。

再看 IC3C 組成的短路保護電路，原理和過流保護差不多，只是延時的時間比較短，C19 的容量很小，加上 LM339 的速度很快，可以實現短路保護在幾個微秒內關斷，有效地保護了高壓 MOS 管的安全。順便說的一點是短路保護點要根據 MOS 管的 ID，安全區域和回路雜散電阻等參數設計。一般來說電流在 ID 以內，動作時間在 30 微秒以內是比較安全的。

IGBT 的驅動和短路保護

IGBT 作為一種新型的功率器件，具有電壓和電流容量高等優點，開關速度遠高于雙極型晶體管而略低于 MOS 管，因而廣泛地應用在各種電源領域里，在中大功率逆變器中也得到廣泛應用。

IGBT 缺點，一是集電極電流有一個較長時間的拖尾——關斷時間比較長，所以關斷時一般需要加入負的電壓加速關斷；二是抗 DI/DT 的能力比較差，如果像保護 MOS 管一樣在很大的短路電流的時候快速關斷 MOS 管極可能在集電極引起很高的 DI/DT，使 UCE 由于引腳和回路雜散電感的影響感應出很高的電壓而損壞。

IGBT 的短路保護一般是檢測 CE 極的飽和壓降實現，當集電極電流很大或短路時，IGBT 退出飽和區，進入放大區。上面說過這時我們不能直接快速關斷 IGBT，我們可以降低柵極電壓來減小集電極的電流以延長保護時間的耐量和減小集電極的 DI/DT.如果不采取降低柵極電壓來減小集電極的電流這個措施的話一般 2V 以下飽和壓降的IGBT 的短路耐量只有 5μ S；3V 飽和壓降的 IGBT 的短路耐量大約 10-15μS，4-5V 飽和壓降的 IGBT 的短路耐量大約是 30μS.

還有一點，降柵壓的時間不能過快，一般要控制在 2μS 左右，也就是說為了使集電極電流從很大的短路電流降到過載保護的 1.2-1.5 倍一般要控制在 2μS 左右，不能過快，在過載保護的延時之內如果短路消失的話是可以自動恢復的，如果依然維持在超過過載保護電   流的話由過載保護電路關斷 IGBT.

所以 IGBT 的短路保護一般是配合過載保護的，下面是一個 TLP250 增加慢降柵壓的驅動和短路保護的應用電路圖：

圖 2

圖 2 中電路正常工作時，ZD1 的負端的電位因 D2 的導通而使 ZD1 不足以導通，Q1，截止； D1 的負端為高電平所以 Q3 也截止。C1 未充電，兩端的電位為 0.IGBTQ3 短路后退出飽和狀態，集電極電位迅速上升，D2 由導通轉向截止。當驅動信號為高電平時，ZD1 被擊穿，C2 能夠使 Q1 的開通有一小段的延時，使得 Q3 導通時可以有一小段的下降時間，避免了正常工作時保護電路的誤保護。ZD1 被擊穿后 Q1 由于 C2 的存在經過一段很短的時間后延時導通， C1 開始通過 R4，Q1 充電，D1 的負端電位開始下降，當 D1 的負端電位開始下降到 D1 與 Q3be 結的壓降之和時 Q3 開始導通，Q2、Q4 基極電位開始下降，Q3 的柵極電壓也開始下降。當C1 充電到 ZD2 的擊穿電壓時 ZD2 被擊穿，C1 停止充電，降柵壓的過程也結束，柵極電壓被鉗位在一個固定的電平上。Q3 的集電極電流也被降低到一個固定的水平上。

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