保护电路
(1)过压保护电路
加到MOSFET上的浪涌电压，有开关与其他MOsFET等部件产生的浪涌电压，有MOSFET 自身关断时产生的浪涌电压，有MOsFET内部二极管的反向恢复特性产生的浪涌电压等，这些过电压会损坏元件，因此要降低这些电压的影响。过电压保护基本电路如图2-53所示，其中图2-53(a)所示电路是用RC 吸收浪涌电压的方式，图2-53(b)所示电路是再接一只二极管VD抑制浪涌电压，为防止浪涌电压的振荡，VD要采用高频开关二极管。图2-53(c)所示电路是用稳压二极管钳位浪涌电压的方式，而图2-53(d)、图2-53(e)所示电路是如果MOSFET 上加的浪涌电压超过规定值，就使MOSFET导通的方式。图2-53(f)和图2-53(只)所示电路在逆变器电路中使用，在正负母线间接电容而吸收浪涌电压。特别是图2-53(g)所示电路能吸收高于电源电压的浪涌电压，吸收电路的损耗小。图2-53(h)所示电路是对于在感性负载上并联二极管VD，能消除来自负载的浪涌电压。图2-53(i)所示电路是栅极串联电阻RG，使栅极反向电压一VGs选用值，延迟关断时间而抑制浪涌电压的发生。
第2章常用电力电子器件
对于任何保护电路来说，过电压抑制电路中的接线都要尽可能地短，尽量靠近MOSFET的电极，另外，主回路接线也要尽量短，采用粗线与多股绞合线，若采用平行线时，需要减小接线电感。
过电流保护电路
MOSFET的过电流有两种情况，即负载短路与负载过大时产生的过电流。过电流保护的基本电路如图2-54所示，由电流互感器(CT)检测过电流，从而切断MOSFET的栅极信号。也可用电阻或霍尔元件替代cT。
栅极放大
本
PwM变换
差分放大
图2-54 过电流
保护电路
2.4绝缘栅双极晶体管
绝缘栅双极晶体管(IGBT-insulated gate bipolar transistor),是20世纪80年代发展起来的一种新型复合器件。IGBT综合了功率MoSFET高输人阻抗和GTR低导通压降两方面的优点，驱动功率小而饱和压降低，具有良好的特性，有更广泛的应用领域。目前IGBT的电流和电压等级已达2500A/4500V,关断时间已缩短到10ns 级，工作频率达50kHz,擎住现象得到改善，安全工作区(SOA)扩大。这些优越的性能使得IGBT 成为中大容量UPS中主流应用的功率器件。
2.4.1工作原理
-种由N沟道功率M0SFET与电力(双极型)晶体管组合而成的IGBT的基本结构如图2-55(a)所示。将这个结构与功率MOSFET结构相对照，不难发现这两种器件的结构十分相似，不同之处在于IGBT 比功率MOSFET多一层P+注入区，从而形成一个大面积的P+N结J1,这样就使得IGBT导通时可由P+注人区向N基区发射少数载流子(即空穴)，对漂移区电导率进行调制，因而IGBT具有很强的电流控制能力。介于P+注入区与N+漂移区之间的N+层称为缓冲区。有无缓冲区可以获得不同特性的IGBT。
有N+缓冲区的 IGBT称为非对称型(也称穿通型)IGBT.它具有正向压降小、关断时间短、关断时尾部电流小等优点，但反向阻断能力相对较弱。无N+缓冲区的IGBT 称为对称型(也称非穿通型)1GBT。这种IGBT具有较强的正反向阻断能力，但其他特性却不及非对称型IGBT。目前以上两种结构的IGBT 均有产品。在图2-55(a)中，C为集电极，E为发射极，G为栅极(也称门极)。该器件的电气图形符号如图2-55(c)所示，图中
UPS电源技术及应用
所示箭头表示IGBT中电流流动的方向(P沟道IGBT的箭头与其相反)。发射极栅极G
(c)电气图形符号
1 C集电极(b)简化等效电路(a)内部结构断面示意图2-55 IGBT的结构、简化等效电路和电气图形符号简单来说，IGBT相当于一个由MOSFET驱动的厚基区PNP晶体管。
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