將IGBT用于變換器時，應采取保護措施以防損壞器件，常用的保護措施有：

　?。?） 通過檢出的過電流信號切斷門極控制信號，實現過電流保護；

　?。?） 利用緩沖電路抑制過電壓并限制du/dt；

　?。?） 利用溫度傳感器檢測IGBT的殼溫，當超過允許溫度時主電路跳閘，實現過熱保護。

　　下面著重討論因短路而產生的過電流及其保護措施。

　　前已述及，IGBT由于寄生晶閘管的影響，當流過IGBT的電流過大時，會產生不可控的擎住效應。實際應用中應使IGBT的漏極電流不超過額定電流，以避免出現擎住現象。一旦主電路發(fā)生短路事故，IGBT由飽和導通區(qū)進入放大區(qū)，集電極電流I_C并未大幅度增加，但此時漏極電壓很高，IGBT的功耗很大。短路電流能持續(xù)的時間t則由漏極功耗所決定。這段時間與漏極電源電壓U_DD、門極電壓U_GS及結溫T_j密切相關。圖1給出了允許短路時間t和電源電壓U_DD的關系曲線。圖1(a)中示出了測試電路和U_GS、i_D的波形，測試條件為：受試元件為50A/1000V的IGBT，R_G為24Ω，T_j為25℃，U_GS為15V。圖1(b)為允許短路時間與電源電壓的關系曲線，由圖可知，隨著電源電壓的增加，允許短路過電流時間t減小。在負載短路過程中，漏極電流i_D也隨門極電壓+U_GS的增加而增加，并使IGBT允許的短路時間縮短。由于允許的短路時間隨門極電壓的增加而減小。所以，在有短路過程的設備中，IGBT的+U_GS應選用所必須的最小值。必須指出，在允許的短路時間內，IGBT工作在放大區(qū)，漏極電流波形與門極輸入電壓波形很相似。

　　對IGBT的過電流保護可采用集射極電壓識別的方法，在正常工作時，IGBT的通態(tài)飽和電壓降U_on與集電極電流i_C呈近似線性變化的關系，識別U_on的大小即可判斷IGBT集電極電流的大小。IGBT的結溫升高后，在大電流情況下通態(tài)飽和壓降增加，這種特性有利于過電流識別保護。圖2為過電流保護電路，由圖可知，集電極電壓與門極驅動信號相“與”后輸出過電流信號，將此過電流信號反饋至主控電路切斷門極信號，以保護IGBT不受損壞。具體應用中尚須注意以下兩個問題。

　　（1） 識別時間。從識別出過電流信號至切斷門極信號的這段時間必須小于IGBT允許短路過電流的時間。前已述及，IGBT對短路電流的承受能力與其飽和管壓降的大小和門極驅動電壓U_GS的大小有很大關系。飽和壓降越大，短路承受能力越強；U_GS越小，短路承受能力也越強。對于飽和壓降為2~3V的IGBT，當U_GS=15V時，其短路承受能力僅為5μs。為了有效保護IGBT，保護電路必須在2μs內動作，這樣短的反應時間往往使用保護電路很難區(qū)分究竟是真短路還是“假短路”（例如續(xù)流二極管反向恢復過程，其時間就在1~2μs之間），這就對整個系統的可靠性帶來不利的影響。為此不僅應采取快速光耦合器件VL及快速傳送電路，而且有必要利用降低門極電壓增加IGBT承受短路的能力這一特性。當U_GS由15V降至10V時，其短路承受能力則由5μs增至15μs。這樣，保護電路動作就可以延長10μs。這時如果短路仍存在，則認為是真短路，完全關斷IGBT；如果短路消失，就是“假短路”，就把U_GS由10V恢復到正常值15V，從而既可有效保護IGBT，又不誤動作。{{分頁}}

　?。?） 保護時的關斷速度問題。由于IGBT過流時電流幅值很大，加之IGBT關斷速度很快，如果按正常時的關斷速度，就會造成Ldi/dt過大，形成很高的尖峰電壓，極易損壞IGBT和設備中的其他元器件；因此有必要讓IGBT在允許的短路時間內采取措施使IGBT進行“慢速關斷”。當檢測到真短路時，驅動電路在關斷IGBT時，必須讓門極電壓較慢地由15V下降，其原理如圖3(a)所示，圖中T₃平時是導通的，電阻R₁不被引入；一旦需要慢速切斷，則T₃管截止，IGBT輸入電容通過R_G、R₁放電，時間常數加大，放電速度降低。圖3(b)為常態(tài)快速切斷與過電流慢速切斷兩種情況下的漏極電流波形變化示意圖。

　　20世紀80年代末，IGBT開始向智能功率模塊發(fā)展，現已發(fā)展到第三代。各代的內置功能如下。

　　第一代包括：①連接功率器件和控制電壓的接口電路；②過電流保護電路、過熱保護電路。

　　第二代包括：①第一代的內置功能；②上、下支路的信號分配電路（防上、下支路間短路）；③電路用電源。

　　第三代包括：①第二代的內置功能；②PWM控制電路；③過載變換（負載和模塊自身保護電路）；④過電壓保護電路（直流電壓異常增加時，模塊本身的保護電路）。

　　由此可見，第三代IGBT智能功率模塊具有逆變器的基本功能，使應用系統的設計更為簡化，裝置的零部件大為減少，可靠性得以提高。