工程師在做IGBT短路保護的時候，常會接觸到退飽和即Desat的概念，到底怎麼一回事，今天就用通俗的話給它說清楚了，千萬不要錯過

全控半導體器件不可避免要涉及工作區的問題，這也是應用全控半導體器件的基本，但有時候不太好理解，而且容易弄混。例如：

IGBT分為截止區、線性區、和飽和區；

三極管分為截止區、飽和區、放大區；

MOS分為截止區、可變電阻區和飽和區。

以IGBT為例，看一下平時工程師們說的退飽和保護及其注意事項是個啥

首先得知道，IGBT在工作的時候，一般是工作在飽和區的，就是下圖中的紅色區域。為什麼？很容易理解，在這個區域Vce随着Ic的變化非常小，因此損耗也就很小，功率半導體讓人關注的歸根結底不就是個損耗嘛

那假如有一種工況，Ic持續增大，當大到一定程度，這個時候Vce增加很快，但Ic上升速率變慢，IGBT便進入了飽和區，即紅色方框右邊的區域，這個區域有兩個顯著的特點：

1. Vce和Ic的乘積非常大，也就是損耗功率很大，往往超過10us就會燒壞，很危險；
2. 飽和區電流與Vge成正相關，即Vge大的話，進入飽和區的電流也會大一點，上圖也可以看出來。

那麼飽和區怎樣理解好記又好用呢？

飽和區怎樣容易理解？

打一個比方可能大家對飽和區到線性區的過渡會更容易理解：

看下邊這個水閥的開關就是Vge，Vge的大小便是水閥被打開的大小，水閥裡的水是電流Ic，水閥的水壓就是Vce

對于特定的Vge，即水閥打開的大小固定，Ic小的時候能夠順利通過，水壓Vce也很小；Ic增大，隻要在合理範圍内，依然能夠順利通過，Vce依然很小；當增大到上圖的線性區，再大也就過不去了，因為閥門就開這麼大，因此這個時候水壓Vce會快速增長但水流卻不怎麼變大

于是我們發現一個有趣的現象，在線性區的電流是跟Vge也就是類比中的水閥打開大小直接相關的，想要增大線性區電流，閥門開大點就行了，也就是把Vge給大點就行了，前提是要在IGBT的承受範圍之内

說白了，線性的含義可以理解成線性區電流跟控制電壓Vge近似成線性關系

上邊隻是打了個比方讓大家好記，畢竟電是電，水是水嘛。至于真正的原理，想必也不用我在此贅述，此處請翻課本。

學過的一般存在兩種情況：

學霸從原理層面理解得非常透徹，用起來得心應手；

學渣死記硬背還老記錯，飽和區那麼飽和電流咋還小呀

而我的作用就是給大家提供一種中間态，好記、好用、且不用從電場、載流子、溝道的層面去理解

其實三極管也很類似，隻不過這個時候的水閥開關變成了基極電流Ib；倒是MOS的理解跟它們有點不同，它的飽和區(又稱有源區)對應三極管的放大區

接下來就是怎麼檢測并保護了

上邊分析了，退出飽和區進入線性區之後，發熱很厲害，IGBT很危險，這時候就要求在IGBT設計驅動的時候，要能夠檢測到并保護，這樣才是一個合格的驅動

例如在驅動器設計的時候，上下管直通，IGBT便會迅速退出飽和态，C-E電壓迅速升高，最終達到直流母線電壓Udc

下圖是典型的退飽和檢測電路：

原理：

設定比較電壓Vref，例如7V

1. 當IGBT開始導通Vce還沒有下降時，恒流源Idesat給Cdesat充電，充電至Vref的時間稱之為消隐時間tb，tb=Cdesat*Vref/Idesat
2. IGBT正常導通，Cdesat電壓還沒充到Vref，退飽和尚未觸發，由于Vce下降，Idesat流過電阻Rdesat和高壓二極管Ddesat和IGBT，Desat引腳電壓會下降至：Vdesat=Idesat*Rdesat VFdiode Vce
3. 如果IGBT短路退飽和，Vce上升，二極管截止，恒流源Idesat給Cdesat充電至Vref大小，從而觸發退飽和保護

需要注意：二極管Ddesat的基本作用是解耦高壓，如果該二極管的寄生電容參數比較大，根據I=C(dVce/dt），會有額外電流給Cdesat充電，導緻檢測比較敏感

下圖分别是一類短路和二類短路可以檢測的區域（一類短路時IGBT直通，電流迅速上升，二類短路時負載短路，電流上升相對較慢）

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