UPS(Uninterruptible Power Supply不间断电源)需要实现对重要负载24小时不间断供电，这就对UPS的可靠性提出了极高的要求。而且在实际应用环境中，用户侧可能因为操作失误或者环境因素等等造成UPS输出短路或者逆变器桥臂直通，这时候逆变器的功率管会有大电流通过(本文主要针对IGBT讲解，也可以类推应用到MOSFET)，假如不对此类故障电流进行检测并实施有效的保护动作，IGBT的集电极或者漏极电流会远超过安全工作区，IGBT会因为瞬间大电流导致高功率损耗炸毁，也可能有过电流引起的过电压击穿损坏。

　　本文以单相半桥逆变器为例(见图1)，讲述UPS输出短路和逆变器桥臂直通的保护方法。

                                                                               　图1

　　输出短路保护：需要UPS能重复多次承受短路冲击电流，在维持200ms后能关闭逆变器，这就需要将短路时流过IGBT的电流控制在ICRM 以内(重复峰值电流，一般ICRM=2 IC nom)。

　　桥臂直通保护：例如Q2自身失效短路或者被外在电气连接短路，在Q1开通时，母线被直接通过Q1短路，此直通电流上升的非常之快，一般在10us之内即能上升到IGBT额定电流的数倍，发生桥臂直通后，需要快速检测出此故障，并将IGBT驱动封锁并死锁，直到系统指令复位才允许再次开启驱动信号。一般IGBT在总寿命周期内只能承受此类直通电流100次以内。这类直通保护需要在10uS内，在IGBT的电流不超过ISC(瞬态峰值电流，一般ISC=4 IC nom)以前关闭驱动，并同时关闭逆变器。

　　1 输出短路保护

　　在标示4处安装HALL电流传感器来检测Lf电感电流，当发生输出短路时，假如Q1开通，半边母线UC1通过经过Q1和电感Lf短路，电感电流迅速上升，检测此电流到一定范围时(大于正常工作电流，小于重复峰值电流ICRM)，将Q1和Q2驱动封锁，此时电感电流ILf开始下降，当电流下降到一定程度，撤销驱动封锁信号。假如此过程中输出一直短路，待下一个驱动到来时，电感电流又开始上升，到短路保护点时，再一次封锁IGBT的驱动，如此反复，200ms后，软件逻辑可判断此时发生了输出短路，将逆变器关闭。

　　2 桥臂直通的过流保护

　　首先，为避免由于上管Q1和下管Q2因驱动信号同时为高电平而造成的直通故障，我们一方面需要在驱动发波的软件中考虑加入死区，另一方面也需要在硬件电路上对上下管的驱动波形进行硬件互锁，当上下管驱动电平同时为有效电平时，自动封锁驱动波形。

　　另外，IGBT也有可能过压导致瞬间击穿直通，或者自身雪崩失效短路，也可能由于外部原因引起的电气连接造成的短路，此时标示2、3、4处都会有大电流流过，目前的各种保护措施都无法彻底避免变换器发生桥臂直通的可能性，那么怎样实现在发生桥臂直通时能及时检测出直通故障并保护IGBT，以避免IGBT炸毁，就显得尤为重要。

　　目前峭壁直通保护电路有两种类型：

　　方案一：检测母线电流(见图2)：当桥臂母线电流Ip突然增大到一定倍数的额定电流时，认为发生桥臂直通故障，此时封锁所有IGBT驱动，以消除桥臂直通故障，避免IGBT炸毁。此种检测电路适用于单相小容量变换器中，对于三相变换器或者大容量变换器，由于母线额定电流较大，单相桥臂直通时，在IGBT损坏以前其Ip变化不太明显，导致不能有效保护。

　                                                                             　图2

http://www.21dianyuan.com/supply/supplyhome/company.php?company_id=1544