IGBT短路保护之退饱和即Desat概念
工程师在做igbt短路保护的时候，常会接触到退饱和即desat的概念，到底怎么一回事，今天就用通俗的话给它说清楚了，千万不要错过
全控半导体器件不可避免要涉及工作区的问题，这也是应用全控半导体器件的基本，但有时候不太好理解，而且容易弄混。例如：
igbt分为截止区、线性区、和饱和区；
三极管分为截止区、饱和区、放大区；
mos分为截止区、可变电阻区和饱和区。
以igbt为例，看一下平时工程师们说的退饱和保护及其注意事项是个啥
首先得知道，igbt在工作的时候，一般是工作在饱和区的，就是下图中的红色区域。为什么？很容易理解，在这个区域vce随着ic的变化非常小，因此损耗也就很小，功率半导体让人关注的归根结底不就是个损耗嘛
那假如有一种工况，ic持续增大，当大到一定程度，这个时候vce增加很快，但ic上升速率变慢，igbt便进入了饱和区，即红色方框右边的区域，这个区域有两个显著的特点：
vce和ic的乘积非常大，也就是损耗功率很大，往往超过10us就会烧坏，很危险；
饱和区电流与vge成正相关，即vge大的话，进入饱和区的电流也会大一点，上图也可以看出来。
那么饱和区怎样理解好记又好用呢？
饱和区怎样容易理解？
打一个比方可能大家对饱和区到线性区的过渡会更容易理解：
看下边这个水阀的开关就是vge，vge的大小便是水阀被打开的大小，水阀里的水是电流ic，水阀的水压就是vce
对于特定的vge，即水阀打开的大小固定，ic小的时候能够顺利通过，水压vce也很小；ic增大，只要在合理范围内，依然能够顺利通过，vce依然很小；当增大到上图的线性区，再大也就过不去了，因为阀门就开这么大，因此这个时候水压vce会快速增长但水流却不怎么变大
于是我们发现一个有趣的现象，在线性区的电流是跟vge也就是类比中的水阀打开大小直接相关的，想要增大线性区电流，阀门开大点就行了，也就是把vge给大点就行了，前提是要在igbt的承受范围之内
说白了，线性的含义可以理解成线性区电流跟控制电压vge近似成线性关系
上边只是打了个比方让大家好记，毕竟电是电，水是水嘛。至于真正的原理，想必也不用我在此赘述，此处请翻课本。
学过的一般存在两种情况：
学霸从原理层面理解得非常透彻，用起来得心应手；
学渣死记硬背还老记错，饱和区那么饱和电流咋还小呀
而我的作用就是给大家提供一种中间态，好记、好用、且不用从电场、载流子、沟道的层面去理解
其实三极管也很类似，只不过这个时候的水阀开关变成了基极电流ib；倒是mos的理解跟它们有点不同，它的饱和区(又称有源区)对应三极管的放大区
接下来就是怎么检测并保护了
上边分析了，退出饱和区进入线性区之后，发热很厉害，igbt很危险，这时候就要求在igbt设计驱动的时候，要能够检测到并保护，这样才是一个合格的驱动
例如在驱动器设计的时候，上下管直通，igbt便会迅速退出饱和态，c-e电压迅速升高，最终达到直流母线电压udc
下图是典型的退饱和检测电路：
原理：
设定比较电压vref，例如7v
当igbt开始导通vce还没有下降时，恒流源idesat给cdesat充电，充电至vref的时间称之为消隐时间tb，tb=cdesat*vref/idesat
igbt正常导通，cdesat电压还没充到vref，退饱和尚未触发，由于vce下降，idesat流过电阻rdesat和高压二极管ddesat和igbt，desat引脚电压会下降至：vdesat=idesat*rdesat+vfdiode+vce
如果igbt短路退饱和，vce上升，二极管截止，恒流源idesat给cdesat充电至vref大小，从而触发退饱和保护
需要注意：二极管ddesat的基本作用是解耦高压，如果该二极管的寄生电容参数比较大，根据i=c(dvce/dt），会有额外电流给cdesat充电，导致检测比较敏感
下图分别是一类短路和二类短路可以检测的区域（一类短路时igbt直通，电流迅速上升，二类短路时负载短路，电流上升相对较慢）
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