在一个示例中，最小关断或导通期是20. 0 μ s ± 14%，但在出现软关断保护操作时 (其中不一定观察到最小导通)除外。如果检查中的任何检查失败，只要抑制功能仍存在，栅 极驱动器308将保持关断并且可生成故障状态（即，尽管命令是高的，反馈将是高的)。如果 所有检查成功，栅极驱动器308可通过将栅极MOSFET启动而经历示范性接通过程。
[0108] 图14是根据实施例在解释导通IGBT的过程中有用的曲线图1400。该曲线图1400 包括命令迹线1402和Vge迹线1404。另外，曲线图1400包括Ic迹线1406和Vce迹线 1408。曲线图1400还具有状态迹线1410。
[0109] Tl在适合的栅极MOSFET被选通时结束。在时间Tl结束时，栅极电压开始上升，最 小导通定时器(最小导通=18. 3 μ s± 14%)与T2定时器(本文论述的）一起起动。当栅极电 压改变为5±0. 25伏以上(其指示输出MOSFET导通)时，栅极驱动器308应该使状态信号改 变为低来指示IGBT导通。如本文描述的，状态反馈提供栅极驱动器308已经响应于命令而 不仅仅是栅极驱动器已经接收该命令的确认而起作用这一证据。
[0110] 在监测Vce电压来检查脱饱和之前，T2期允许IGBT栅极电压到达高(例如，>14V) 并且使IGBT导通。在一个示例中，T2=8. 5 μ s± 14%。
[0111] 图15是根据实施例在解释导通IGBT的过程中有用的曲线图1500。该曲线图1500 包括命令迹线1502和Vge迹线1504。另外，曲线图1500包括Ic迹线1506和Vce迹线 1508。曲线图1500还具有状态迹线1510。
[0112] 使IGBT关断的过程是状态信息可从栅极驱动器308发送到处理器控制器302所 针对的另一个状况。当已经接收从导通到关断的命令改变时，栅极驱动器308可执行检查 来确定是否存在故障状况。故障的示例包括电力供应失效，其包括电力供应超出范围。如 果出现电力供应故障，栅极驱动器应该已经执行保护性关断并且生成故障状态。栅极驱动 器308还可检查最小导通定时器是否启用。如果检查成功，则栅极驱动器将经历规定的保 护过程。
[0113] 在图15中示出的T3期与来自参照图14描述的导通过程的Tl期相似。如此，T3 在栅极驱动器308接收代表关断命令的低逻辑信号(例如，没有灯)时开始。T3期在适合的 栅极MOSFET被选通时结束。响应时间T3是毛刺/噪声过滤期(可以是0. 5 μ s或更高)并 且还包括栅极响应。在一个示例中，Τ3在0.5 ys与2.5 ys之间的范围内。
[0114] 在时间T3结束时，栅极电压开始朝负偏压水平跌落，最小关断定时器与T4定时器 一起被起动。在图15中示出的T4期允许IGBT完全关断。这包括从T3结束（Vge到达全 负偏压）的时间、Vce从切断过冲10 μ s恢复(对于低链路电压）的时间(例如，5 μ s)，以及 IGBT将开始消除Ic尾电流的时间(例如，5 μ s)。在一个示例中，Τ4在20 μ sec+/-14%的范 围内。
[0115] 当栅极电压改变为-10 ±0. 5伏以下(其指示关断输出电路被激活)时，栅极驱动器 308将使状态信号（由状态迹线1510示出）改变为高来指示IGBT关断。如此，状态反馈充 当栅极驱动器308已经对关断命令而不仅仅是栅极驱动器308已经接收关断命令的确认起 作用的证据。
[0116] 图16是根据实施例在解释执行脱饱和保护操作的过程中有用的曲线图1600。该 曲线图1600包括命令迹线1602和Vge迹线1604。另外，曲线图1600包括Ic迹线1606和 Vce迹线1608。曲线图1600还具有状态迹线1610。
[0117] 当栅极驱动器308检测到脱饱和状况时，状态信号（由状态迹线1610表示）变 成高来指示故障检测。在时期T6结束时(在T7开始时)，栅极驱动器生成对于期间T7 (20 μ s± 14%)的状态信号。
[0118] 下面的论述涉及作为处理器控制器302的主机的逻辑卡的操作。当处理器控制器 接收指示故障的状态时，它向该转换器中的所有IGBT发出关断命令并且经由状态光纤反 馈来检查装置是否已经被关断。如果因为失效的IGBT而出现故障，则它的状态反馈指示该 特定装置"未能关断"。
[0119] 在图16中示出的示例中，在接收故障状态后的40 μ sec(远高于T7)，处理器控制 器302再次检查状态信号。如果状态为高(尽管命令因为已经命令IGBT关断而为低)，则故 障是"脱饱和"，因为这样的故障将在Τ7=20 μ SeC〈40 μ sec后停止生成故障状态。之后， 逻辑卡通知系统控制器已经出现脱饱和故障以便记录脱饱和事件并且重设逻辑卡。
[0120] 在实施例中，对于10秒的时期，逻辑卡未将任何另外的导通脉冲传输到栅极驱动 器，即使系统控制器尝试重设它也如此。采取该步骤来防止IGBT的结过热。在10秒期之 后，检查该逆变器中的所有IGBT起作用并且已经由系统重设，主控制器重新起动转换器的 操作。
[0121] 在时期T6期间，栅极驱动器308忽略任何命令信号并且返回故障状态。在时期T7 期间，栅极驱动器308可以忽略或不忽略命令信号。栅极驱动器308使IGBT保持关断直到 命令信号成为"关断"并且然后再次成为"导通"。
[0122] 除处理脱饱和状况外，实施例还可解决涉及低压电力供应超出范围状况的故障。 在实施例中，栅极驱动器由低压电力供应供电。该低压电力供应从电池电压(标称75V-80V dc)操作并且向栅极驱动器308 (图3)提供200V峰到峰输出。
[0123] 栅极驱动器308接收该电压，并且在使用降压隔离变压器后，使用两个独立调节 器312、314来设置+15V和-15V轨。这些电压经由开关MOSFET 316提供给IGBT的栅极到 发射极端子，以便使装置导通/关断。
[0124] 在实施例中，提供给IGBT的正水平的Vge大于14伏来确保适当的IGBT导通态电 压而且低于16. 5V来确保在1800VDC的短路能力。转化成调节器的输出这意味正供应电压 应该在12. 5伏和16. 5伏之间用于操作在-40°C与75°C之间的温度。如果由正调节器312 提供的正供应电压超出该范围，栅极驱动器308将检测"供应电压超出范围"，并且可控地 将IGBT关断。在检测后，栅极驱动器308通过传输与对于200 μ sec期间或故障持续时 间(最长的那个为准)的命令信号相同的状态信号而将故障状态提供回到处理器控制器302 (由逻辑卡作为主机)。注意这与正常操作(其中命令信号和状态信号是彼此的镜像）相反。
[0125] 当逻辑卡接收故障状态时，它向该转换器中的所有IGBT发出关断命令并且经由 状态光纤反馈来检查装置是否已经被关断。如果因为失效的IGBT而出现故障，则它的状态 反馈指示该特定装置"未能关断"。
[0126] 在实施例中，逻辑卡区分脱饱和故障和低压电力供应超出范围故障。通过示例，在 逻辑卡接收故障状态后的40 μ sec，它再次检查状态信号。如果状态为低（已经早得多地将 命令变为低)则确定故障为低压电力供应超出范围故障。在该示例中，栅极驱动器308在脱 饱和故障情况下仅持续20 μ sec地返回故障状态。
[0127] 逻辑卡然后可通知系统控制器已经出现低压电力供应超出范围故障以便记录"电 力供应超出范围"事件。逻辑卡在接收故障状态后2. 5秒自动重设但它将不持续另外的 2. 5秒期间或故障信号持续时间(最长的那个为准)地将任何另外的导通脉冲传输到栅极驱 动器来允许栅极驱动器的输出电容器被再充电。在上面的时期后，检查该逆变器中的所有 IGBT起作用，逻辑卡重新起动转换器的操作。
[0128] 图17是根据实施例识别并且解决IGBT装置中的脱饱和状况的方法的过程流程图 1700。在框1702处，电压施加到IGBT装置的栅极来使IGBT导通。测量IGBT的栅极到发 射极电压，如在框1704处示出的。测量的栅极到发射极电压与电压参考比较(框1706)并 且如果测量的栅极到发射极电压超过电压参考则生成故障状况(框1708)。
[0129] 在框1710处，响应于故障状况通过使施加到IGBT的栅极的电压减少到稍微大于 IGBT的额定阈值电压的电压而发起软关断。在框1712处，在超出软关断发起的规定时期 后，通过使施加到IGBT的栅极的电压减少到IGBT的额定阈值电压以下而发起硬关断。
[0130] 图18是根据实施例确定故障类型的方法1800。在框1802处，接收指示IGBT装置 的故障状况的状态信号。发送使IGBT装置中的所有IGBT关断的控制信号，如在框1804处 示出的。在框1806处，对于IGBT中的每个接收指示IGBT中的每个是否被成功关断的第二 状态信号。如果该第二状态信号指示IGBT中的一个或多个在规定时期内未被关断，生成故 障状况是脱饱和故障的指示，如在框1808处示出的。否则，生成故障状况是电力供应超出 范围故障的指示(框1808)。
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