O 引言 目前，功率模块正朝着集成化、智能化和模块化的方向发展。功率模块为机电一体化设备中弱电与强电的连接提供了理想的接口。 在任何运行状态下，功率模块都需要受到保护，以避免其承受不允许的电流应力，也就是说，避免功率模块的运行区超出所给定的安全工作区。 超出安全工作区运行将导致功率模块受损伤，其寿命会由此而缩短。情况严重时还会立刻导致功率模块的损坏。 因此，最重要的是先检测出临界的电流状态和故障，然后再去恰当地响应它们。 本文的叙述主要是针对 IGBT 的过电流保护，但是，也可以类推应用到功率MOSFET。 1 故障电流的种类 故障电流是指超过安全工作区的集电极或漏极电流。它可以由错误的控制或负载引起。 故障电流可通过以下机理导致功率半导体的损坏； 1)由高功率损耗导致的热损坏； 2)动态雪崩击穿； 3)静态或动态的擎住效应； 4)由过电流引起的过电压。 故障电流可进一步划分为过电流、短路电流及对地故障电流。 1.1 过电流 特征： 1)集电极电流的 di／dt 低(取决于负载电感和驱动电压)； 2)故障电流通过直流母线形成回路； 3)功率模块没有离开饱和区。 起因： 1)负载阻抗降低； 2)逆变器控制出错。 1.2 短路电流 特征： 1)集电极电流急剧上升； 2)故障电流通过直流母线形成回路； 3)功率模块脱离饱和区。 起因： 1)桥臂直通短路(图 l 中的情况 1) 一一由于功率模块失效而引起； 一一由于错误的驱动信号而引起。 2)负载短路电流(图 l 中的情况 2) 一一由于绝缘失效而引起； 一一由于人为的失误而引起(例如误接线)。 1．3 对地故障电流 图 l 中的情况 3。 特征： 1)集电极电流的上升速度取决于接地电感和作用于回路的电压； 2)对地故障电流不经过直流母线形成封闭回路； 3)功率模块脱离饱和区与否取决于故障电流的大小。 起因： 由于绝缘的失效或人为的失误使带电导线和大地电位之间存在连接。 2 ICBT 和MOSFET 在过载及短路时的特性 2.1 过电流 原则上，器件在过电流时的开关和通态特性与其在额定条件下运行时的特性相比并没有什么不同。由于较大的负载电流会引起功率模块内较高的损耗，所以，为了避免超过最大的允许结温，功率模块的过载范围应该受到限制。 在这里，不仅仅是过载时结温的绝对值，而且连过载时的温度变化范围都是限制性因素。 几个 ICBT 和MOSFET 的具体的限定值，由图 2 所示的典型功率模块的安全工作区给出。 2．2 短...
