CN1139836A - 开关驱动电路 - Google Patents

Abstract

半导体功率开关用的驱动电路。该驱动电路向绝缘栅双极性晶体管的栅极提供高压脉冲。该驱动电路还监视绝缘栅双极性三极管集电极对发射极的电压。当绝缘栅双极性晶体管导通时，如果该绝缘栅双极性晶体管的集电极电压不降低，则该绝缘栅双极性晶体管的驱动电路检测到短路状态，并触发该驱动电路内的线性积分器。该线性积分器慢慢地按斜坡降低该绝缘栅双极性晶体管的栅极电压。

Description

开关驱动电路

本发明涉及半导体功率开关的驱动电路。本发明虽然适用于任何一种类型的半导体功率开关，但对绝缘栅双极性晶体管的栅极驱动电路尤为有用。

诸如离心深冷器等空调机需要电动机来转动叶轮。该电动机可以是，例如，150至900马力的三相感应电动机。这样的电动机在交流电上运行。一般，该电动机直接连接到诸如460伏动力线等标准的交流动力线上，以固定的转速运行。

因为驱动离心式深冷器的这种电动机总是以相同转速运行，所以电动机有时运行得比实际制冷需要的快。这会使压缩机的效率降低。因此，恒速离心式深冷器不能总以最佳的效率运行。改变深冷器中压缩机的速度，离心式深冷器的效率就会比恒速运行时大大提高。

改变供给电动机的交流电压的频率，可以改变感应电动机的转速。商业供电公司只提供固定频率，一般是60赫兹的电压。典型的情况是，为了改变感应电动机的转速，将电力公司提供的60赫兹的的交流电压转变为固定极性(直流)的电压。然后，用固态功率开关器件将直流电压转变为交流电压，再将该交流电压供给电动机。如果开关的开关速率改变，交流电压的频率与振幅也会改变，电动机的转速就会改变。

半导体开关为控制大电流高电压提供了可靠的高速手段。但是，半导体开关在电流容量和电压耐受能力上有限制。绝缘栅双极性三极管是高压半导体开关。这样，绝缘栅双极性晶体管在要求快速、高压的开关应用上是有用的。

绝缘栅双极性晶体管一般包括集电极、发射极和栅极。绝缘栅双极性晶体管响应其栅极上所加的电压，对集电极与发射极之间的电流进行开关。特殊的驱动电路将驱动电压加在绝缘栅双极性晶体管的栅极上。这样的电路一般将低压小信号的输入脉冲转变成高压低阻抗的输出脉冲，以驱动绝缘栅双极性晶体管的栅极。为了保证快速开关，驱动电路必须准确地提供绝缘栅双极性晶体管栅极所需的电流。

用作高压、大电流开关的绝缘栅双极性晶体管，有时会被击穿，如果另一个绝缘栅双极性晶体管的栅极是导通的话，就会造成电池或电源的短路。另外，偶然的短路会错误地加在变速驱动器的输出端之间。若不采取措施去除电流通路，这样的短路就会产生大电流，迅速摧毁半导体功率开关及其它电路元件。

为了保护电源及有关电路，最好迅速地检测出绝缘栅双极性三极管中的短路状态，并减小加在绝缘栅双极性晶体管栅极上的电压，使绝缘栅双极性晶体管截止。这样，例如，采用电容通过电阻指数放电的方法，就可以控制在短路状态下栅极的电压。当绝缘栅双极性三极管通过其激活区过渡时，这个变化率是非常陡的，迅速变化的栅极电压引起绝缘栅双极性晶体管的集电极电流相应地迅速变化。由于电源电路中杂散电感的作用，可能造成集电极至发射极的瞬间高压。

但是，本发明的发明人认识到，减小加在绝缘栅双极性晶体管栅极电压的变化率，也就减小绝缘栅双极性晶体管中的电流的变化率，从而大大减小杂散电感上发生的瞬间电压，进而消除器件由于短路时过压做成损坏的可能性。

因此，本发明的目的是提供一种驱动电路，它能显著地减轻有关先有技术的局限性和缺点造成的一个或多个问题。

本发明的优点和目的，一部分将在后面的叙述中提出，一部分将在叙述中不说自明，或者通过本发明的实践学得。本发明的优点及目的通过后附的权利要求书中特别指出的元件及其组合来实现和达到。

为了得到这些优点，并按照本发明的目的，正如在这里举出实施例并概括地说明的，本发明包括一种开关驱动电路。该开关具有控制端和可开关的电流通路。驱动电路向该控制端提供电压。驱动电路具有连接到电路通路以便检测短路状态用的装置，以及响应该短路状态检测装置，在检测出短路时，线性地降低控制端的电压用的装置。

应该明白，不论是前面的一般说明，还是后面的详细叙述，都只是例示性的和说明性的，对本发明的权利要求并不是限制性的。

这里包括的并构成本说明书一部分的附图，说明本发明的一个实施例，与说明一起用来解释本发明的原理。在附图中

图1表示本发明实施例的绝缘栅双极性晶体管及驱动电路的框图；

图2表示图1所示驱动电路在正常操作的状态下电压输出随时间变化的曲线图；

图3表示图1所示驱动电路在短路的操作状态下电压输出随时间变化的曲线图；

图4表示可用于图1所示驱动电路的由低压至高压接口电路及短路过流检测器的实施例的电路原理图；

图5表示可用于图1所示驱动电路的线性积分器、四联复合晶体管输出级及栅极电阻的实施例的电路原理图；

图6表示可用于图1所示绝缘栅双极性晶体管栅极驱动电路的单稳态的实施例的电路原理图；

图7表示驱动电路、六个绝缘栅双极性晶体管和电动机的电路原理图。

绝缘栅双极性晶体管驱动电路在绝缘栅双极性晶体管的栅极与发射极之间提供高压脉冲。驱动电路还监视绝缘栅双极性晶体管集电极对发射极的电压。在绝缘栅双极性晶体管栅极导通之后给定的时间内，如果绝缘栅双极性晶体管的集电极电压不降至给定水平，绝缘栅双极性晶体管驱动电路就判断是出现短路状态，便触发驱动电路内的线性积分器。线性积分器慢慢地降低绝缘栅双极性晶体管的栅极电压。栅极电压的斜坡式下降防止了绝缘栅双极性晶体管集电极与发射极之间的电流发生巨大的变化。电源电路的杂散电感内的电流的巨大变化，会造成大的电压尖峰，损坏绝缘栅双极性晶体管。

现在详细地说明本发明的最佳实施例，附图中说明其中的一个例子。只要可能，在所有的各个附图中，相同或者类似的部件采用相同的标号。

本发明作为实施例举出的驱动电路示于图1，并且整体标以标号12。驱动电路12驱动绝缘栅双极性晶体管10。绝缘栅双极性晶体管10包括发射极E、集电极C和栅极G。

低压至高压的接口电路14在输入接点或输入端I处接受输入脉冲，并将低压脉冲转变成高压。低压至高压接口电路14的高压输出通过四联复合晶体管输出级16送至栅极和发射极电阻18。栅极电阻18中的一个将四联复合晶体管输出级16接至绝缘栅双极性晶体管10的栅极。

四联复合晶体管输出级16把从低压至高压接口电路14接收的电流和电压的电平提高。四联复合晶体管输出级16的输入是以毫安计的，而其输出则以安培计。这样，四联复合晶体管的输出级通过栅极电阻18向绝缘栅双极性晶体管的栅极G提供大电流输出脉冲。

虽然图1中只示出一个绝缘栅双极性晶体管10，但该驱动电路12可以驱动一个以上的绝缘栅双极性晶体管10，而且最好驱动四个绝缘栅双极性晶体管10。可以将四个绝缘栅双极性晶体管10并联起来，以提高开关容量。这样，栅极电阻电路18最好包括四个10欧姆的电阻和四个1欧姆的电阻。

短路过流检测器24监视绝缘栅双极性晶体管10集电极C的电压，以便判断是否有短路发生。如果绝缘栅双极性晶体管10在正常的运行中导通与截止，开关导通时集电极电压会降低。短路过流检测器24还连接至低压至高压的接口电路14，使得短路过流检测器24检测到绝缘栅双极性晶体管何时被指令导通和截止。

当绝缘栅双极性晶体管10导通时，如果集电极电压在给定时间里不降低到给定的阈值以下，或者绝缘栅双极性晶体管10被指令导通之后集电极电压上升到给定阈值以上，则短路过流检测器24检测出短路。检测出短路时，短路过流检测器24向单稳态多谐振荡器22发送输出信号。于是，单稳态多谐振荡器22便产生脉冲信号，释放线性积分器20的箝位电路。

线性积分器20通过二极管26连接至四联复合晶体管输出级16的输入端。当检测到短路时，线性积分器20从单稳态多谐振荡器22接收到脉冲信号。收到该脉冲信号时，线性积分器20开始斜坡降压过程。四联复合晶体管输出级16的输入端，通过二极管26跟随线性积分器的输出电压，下降至线性积分器20的电压电平以上一个二极管压降(0.6伏)处。

图2和图3表示端子G与E之间的输出电压脉冲随时间的变化情况。图2表示绝缘栅双极性晶体管驱动电路12正常运行时的时序图；正常输出波形27是15伏，基本上是矩形脉冲。

图3表示驱动电路12控制绝缘栅双极性晶体管栅极，使绝缘栅双极性晶体管导通进入短路状态时，端子G与E之间的输出电压脉冲随时间的变化情况。在图3可以看出线性积分器20造成的栅极电压28的线性斜坡降压过程。

有了驱动电路12，器件输出端之间的短路就可以迅速检测出来，并将绝缘栅双极性晶体管栅极的输入电压按斜坡压低，而不是突然切断。在绝缘栅双极性晶体管的整个线性范围内，G至E的电压变化率是不变的，结果减小了截止时集电极至发射极的瞬变电压。这样，就可以防止电路杂散电感内电流迅速变化造成的电压尖峰。

作为图3所示线性斜坡降压电路的替代方案，驱动电路可以包括起始阶跃变化减小电路，继之以检测出短路时对栅极电压进行线性斜坡降压的电路。阶跃变化减小电路迅速降低短路状态下绝缘栅双极性晶体管导引的电流的起始值。但是，电压阶跃幅度低得足以在线性斜坡降压之前就防止造成巨大的电压尖峰。

图4，5和6表示图1所示驱动电路12的一个实施例的电路原理详图。在图4，5和6中，电阻标以偶数的标号30—100。在本发明的一个实施例中，电阻可以具有下表1所列的电阻值。

       表1标号   电阻，欧姆     功率，瓦30       360           0.2532       2.4k          0.2534       2.4k          0.2536       220           0.2538       91            0.2540       6.8k          0.2542       3k            0.2544       10            0.2546       1.21k         0.2548       1k            0.5050       1.91k         0.2552       10            0.2554       5.1k          0.2556       10            0.2558       1.33k         0.2560       10k           0.2562       51            0.2564       3k            0.2566       4.3k          0.2568       3k            0.2570       1k            0.2572       10k           0.2574       1.0           0.2576       10            0.2578       1.0           0.2580       10            0.2582       1.0           0.2584       10            0.2586       1.0           0.2588       10            0.2590       510k          0.2592       100           0.2594       5.1           0.2596       200           0.2598       100k          0.25100       100k          0.25

在图4，5和6中，电容标以偶数的标号102—134。在一个实施例中，电容可具有下表2所列数值。

    表2标号   电容    额定电压102    0.1     50V104    22      35106    0.1     50108    0.1     50110    2200pF  50112    1800pF  50114    2200pF  50116    22      35118    22      35120    0.1     50122    1500pF  50124    0.1     50126    470     35128    1000    25130    0.1     50132    1500pF  50134    0.22    50

地电压SGRN及PGRN是分开的地参考电压(信号地及电源地)，它们最后在栅极驱动电路的电源上连在一起。

如图4所示，低压至高压的接口电路14包括：相当于图1中的端子I的输入端136及138，光耦合器140、电压比较器142和连接在一起的驱动信号晶体管144。商售的电压比较器，例如，NationalSemiconductor Corp.公司的型号LM393可以用作电压比较器142。输入端136及138接受通过电阻30及32送过来并跨接在光耦合器14上的输入电压。然后，导通/截止脉冲通过电压比较器142送到驱动信号晶体管144。

光耦合器140为两个目的服务。光耦合器140在端子2/3与8/7/6/5之间提供电压绝缘，并将导通/截止脉冲耦合到比较器142上。

当晶体管144截止时，驱动信号晶体管144的输出使二极管146反偏置，如果线性积分器尚未激活，就通过电阻64将端子148拉高到+20伏。图4所示的端子148与图5所示的端子148相连。驱动信号晶体管144的输出出现在图5所示的场效应晶体管152的栅极。端子148上的正的电压脉冲使晶体管152导通，使电流流过发光二极管153及电阻66。当晶体管152导通，使端子G及E的电压转变为-5伏电平时，四联复合晶体管输出级16内的pnp晶体管被激活。

如图5所示，四联复合晶体管输出级16包括四个双极性复合晶体管，后者标以偶数的号码154至160。npn复合晶体管154与pnp双极性复合晶体管156构成推挽跟随器。类似地，接成复合晶体管的npn双极性晶体管158与pnp双极性复合晶体管160构成推挽跟随器。四联复合晶体管输出级16使加在栅极电阻上的电流跃升。在另一方案的实施例中，四联复合晶体管输出级16可用单个的npn/pnp射极跟随器对、单个的npn复合晶体管/pnp复合晶体管对，或其他某种电路代替，这取决于要求的电流驱动能力。

栅极电阻76，80，84及88把四联复合晶体管输出级16连接到四个并联的绝缘栅双极性晶体管的栅极上。图5所示电阻74，78，82及86接到四个并联绝缘栅双极性晶体管的发射极上。

如图4所示，短路过流检测器24包括场效应晶体管175和电压比较器172。商售电压比较器，例如National Semicondnctor Corp.公司的型号LM393，可以用作电压比较器172。晶体管175的漏极接到电压比较器172的非反相端，而晶体管176的漏极接到电压比较器172的反相端。电压比较器172的输出接到端子174。电阻46将20伏电压接到晶体管176的源极。晶体管175及176的栅极接到驱动信号晶体管144。

短路过流检测器24接到绝缘栅双极性晶体管10的集电极C。短路过流检测器24监视绝缘栅双极性晶体管10的集电极的电压，以判断是否发生了短路。当端子C的电压下降，二极管170会将运算放大器172的非反相端跟它一起拉低，非反相端的电压便降到电压比较运算放大器172的反相端电压以下。如果非反相端的电压不下降，那么，电压比较器172改变状态，并将输出送到端子174。

晶体管175及176对于短路过流检测器24起着通断开关的作用。当栅极电压使绝缘栅双极性晶体管截止时，驱动信号晶体管144使三极管175及176导通，使电压比较器172的短路探测功能失效。电容110，112及114决定了绝缘栅双极性晶体管导通与过流检测器启动之间的时间延迟。电阻40和50形成分压器，决定集电极端子电压必须低于其值方起作用的阈值电平，以免将过流检测器设置成截止。

图4所示的端子174连接到图6所示的端子174

如图6所示，单稳态多谐振荡器22在端子174处接收电压比较器172的输出。端子174连接到场效应晶体管178的栅极，场效应晶体管178的漏极接到电压比较器180的反相端。商售电压比较器，例如National Semiconductor Corp.公司的型号LM311，可以用作电压比较器180。如果检测出短路，单稳态122在端子182上输出脉冲信号。图6所示的端子182接到图5所示的线性积分器20的端子182。

图6所示的单稳态多谐振荡器22也连接到欠压检测器184以及高压至低压接口电路186。高压至低压接口电路186接收单稳态多谐振荡器的输出，监视短路状态检测电路的输入。欠压检测器184监视绝缘栅双极性三极管驱动电路的电源。

如图5所示，线性积分器20包括运算放大器188和反馈电路。商售运算放大器，例如Texas Instruments Corp.公司的型号TL081，可以用作运算放大器188。反馈电路包括并联的电阻62、电容122以及齐纳二极管192。线性积分器20的输入端子182连接到反馈电路中场效应晶体管190的栅极。

场效应晶体管190通常是导通的，使电阻62与电容122并联，但是，单稳态22响应短路状态在端子182上产生的脉冲信号会使场效应三极管190截止。场效应晶体管190截止时，运算放大器188会启动由电阻58及电容122设定的速率进行线性斜坡降压过程。电阻70处的四联复合晶体管输出级16的输入端，通过二极管26降压至运算放大器188输出电压以上一个二极管压降(0.6伏)的电压上。

这样，绝缘栅双极性晶体管的栅极电压受到线性积分器20的线性斜坡降压的控制。在绝缘栅双极性晶体管的线性区域内，栅极的放电速率是不变的，杂散电感和高的电流变化速率造成的跨越绝缘栅双极性晶体管的瞬变电压就可以避免。

栅极电压的线性放电速率，可以通过调整线性积分器20所用的电容和电阻来调整。在设定线性变化速率时考虑的因素包括：绝缘栅双极性三极管的特性、绝缘栅双极性晶体管所在的电源电路的寄生电导及电感以及在短路状况下被认为是可以接受的过冲电压的电平。

在本发明的最佳实施例中，变化速率是2伏/微秒。线性积分器上用的电阻58及电容122决定了降压速率。电阻58两端的电压决定了通过电阻58的电流，而在晶体管190截止时，这个电流就流过电容122。变化速率计算如下：

i＝C(dv/dt)

由此得出，

dv/dt＝i/C

式中：

i＝电流

C＝电容

dv/dt＝电压随时间的变化。

在这个实施例中，

i＝-(24V-20V)/1.33K＝3毫安

dv/dt＝-3毫安/1500pF＝-2V/微秒。

该驱动电路可以驱动四个额定1200伏和200安培的绝缘栅双极性晶体管。这样的绝缘栅双极性晶体管额定如下：当其直接跨接在1200伏的电压源上时，如果电源电路的寄生电感小于50毫微享(nH)，那么，它能承受10微秒的″导通″。当栅极电压为+15伏时，每个绝缘栅双极性晶体管可以通过的电流水平一般规定为额定值的10倍。这些数值指出，每只200安培绝缘栅双极性晶体管承受的能量为：

(1200V)(200A)(10)(10μsec)＝24焦耳

这样，驱动电路12必须检测出短路状态，并在足够短的时间里把栅极电压降低到导通阈值的水平以下，以便将能量限制在24焦耳以下。导通时间的长度最好小于10微秒。如果能量减小到24焦耳以下，这个时间可以延长。这个短路能量与降压时间之间的权衡，还依赖于处于短路状态期间的功率器件峰值结温。

本发明的最佳实施例的驱动电路，一般需要3.8微秒来监测出短路状态。假定检测时间的最大值是4.6微秒，而承受时间为10微秒，则线性斜坡降压过程最好为5.4微秒。普通器件导通用的正栅极驱动电平典型值为+15伏，而绝缘栅双极性晶体管栅极的导通阈值典型值为10伏。由此得出短路过程的可允许降压速率是

(15V-10V)/5.4μsec＝-0.926V/μsec

这样，实际降压速率-2V/μsec比可接受的速率-0.926V/μsec快。

所述驱动电路的应用场合包括诸如离心深冷器等感应式电动机。如上所述，驱动电路12最好驱动四个绝缘栅双极性晶体管。这四个绝缘栅双极性晶体管可以并联起来处理四倍于单个绝缘栅双极性晶体管的电压及功率。驱动电路最好按上栅极驱动电路与下栅极驱动电路成对布置。这样，每对驱动电路驱动总共八个绝缘栅双极性晶体管，每八个绝缘栅双极性晶体管连接到交流电动机的一个极。用这样的结构驱动一个三相交流电动机需要24个绝缘栅双极性晶体管。

参照图7，多个绝缘栅双极性晶体管10可以驱动一个交流感应电动机194。在图7中，每个绝缘栅双极性晶体管10实际上包括若干个，例如四个并联的绝缘栅双极性晶体管。绝缘栅双极性晶体管10成对地连接在直流电压输入线之间。栅极驱动电路12连接到每对绝缘栅双极性晶体管的栅极上。驱动电路12可以以不同的速度开关绝缘栅双极性晶体管，使电动机194以不同的速度运行。变速感应电动机194可以驱动离心深冷器的叶轮。

交流驱动电源198向二极管整流器或可控硅(SCR)200提供交流电压。整流器200把输入的交流电压转变成直流电压。直流电压通过一对电感202和电容204输出。电容和电感把整流后的交流电压滤成平滑的直流电平。

驱动电路12把逆变器逻辑电路198产生的低电平信号转变成能够控制绝缘栅双极性晶体管功率开关10、使其导通与截止的电平。通过以适当的方式控制绝缘栅双极性晶体管功率开关10、使其导通与截止，可以把由整流器200、电感202及滤波电容204提供的直流电压变换成频率和振幅均可变的交流电压。这输出电压/频率可变的电源又以适当的频率和电压驱动电动机194，以给定的速度转动压缩机。

熟识本行的人都看得出，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，在本发明的驱动电路中和在该驱动电路的结构上，都可以作不同的修改和改变。

例如，按照本发明的一个方面，已知的驱动电路，例如FUJIEXB841可以修改，用线性斜坡降压电路代替指数R-C放电电路。另外，本发明按绝缘栅双极性晶体管驱动电路进行叙述，但是，一旦检测到短路时具有线性斜坡降压性能的驱动电路，也可以用于其他电压控制的功率开关，例如M0SFET或MCT。大部分开关都具有在其第一和第二端子之间的可通、断的电流通路和控制端子。晶体管的控制端子，例如，可以是栅极或基极。

熟识本行的人，考虑了这里揭示的本发明的说明书和实践之后，都会看出本发明的其他实施例。应该指出，说明书和例子都只能看作是举例性的，本发明的真正的范围和精神由下列的权利要求书指出。

Claims (15)

1.一种开关驱动电路，该开关具有控制端子和可通、断的电流通路，该驱动电路向该控制端子提供电压，其特征在于该驱动电路包括：

连接至该控制端子以提供电压的装置，

连接至该电流通路以检测短路状态的装置，以及

响应检测出的短路状态，线性地按斜坡降低控制端子上的电压的装置。

2.权利要求1提出的驱动电路，其特征在于该斜坡降压电路包括线性积分器。

3.权利要求1提出的驱动电路，其特征在于该检测短路的装置包括电压比较器。

4.权利要求1提出的驱动电路，其特征在于该开关包括绝缘栅双极性晶体管，而该控制端子是绝缘栅双极性晶体管的栅极。

5.权利要求3提出的驱动电路，其特征在于该开关包括绝缘栅双极性晶体管，而该控制端子是绝缘栅双极性晶体管的栅极。

6.权利要求5提出的驱动电路，其特征在于该提供电压的装置包括：

连接至输入接点的低压至高压的转换器，

连接至低压至高压的转换器的四联复合晶体管输出级，和

至少一个在四联复合晶体管输出级和控制端子之间连接的电阻。

7.一种绝缘栅双极性晶体管驱动电路，该绝缘栅双极性晶体管具有栅极、集电极和发射极，该驱动电路向该栅极提供电压，其特征在于该驱动电路包括：

连接至该栅极并提供电压用的装置，

连接至该集电极并检测短路状态用的装置，以及

响应该检测短路状态的装置，当检测到短路状态时线性地按斜坡降低栅极电压用的装置。

8.权利要求7提出的驱动电路，其特征在于该线性降压装置包括线性积分器。

9.权利要求8提出的驱动电路，其特征在于该检测短路状态用的装置包括电压比较器。

10.权利要求9提出的驱动电路，其特征在于该供应电压用的装置包括：

连接至输入接点的低压至高压的转换器，

连接至该低压至高压的转换器的四联复合晶体管输出级，以及

连接于四联复合晶体管输出级与该栅极之间的电阻。

11.电动机用的变速驱动电路，其特征在于包括：

多个绝缘栅双极性晶体管，其中每一个都具有栅极、集电极和发射极，该集电极和该发射极中的一个连接至电动机的定子绕组，

绝缘栅双极性晶体管驱动电路，该驱动电路向该栅极提供电压，而该驱动电路包括：

连接至该栅极并提供电压用的装置，

连接至该集电极并检测短路状态用的装置，以及

响应该检测短路状态的装置，当检测到短路状态时线性地按斜坡降低栅极电压用的装置。

12.权利要求11提出的驱动电路，其特征在于该检测短路状态用的装置包括电压比较器。

13.权利要求12提出的驱动电路，其特征在于该线性斜坡降压装置包括线性积分器。

14.权利要求13提出的驱动电路，其特征在于该供应电压用的装置包括：

连接至输入接点的低压至高压的转换器，

连接至该低压至高压的转换器的四联复合晶体管输出级，以及

连接于四联复合晶体管输出级与该栅极之间的电阻。

15.驱动绝缘栅双极性晶体管的方法，该绝缘栅双极性晶体管具有栅极、集电极和发射极，其特征在于该方法包括下列步骤：

向该栅极提供电压，

检测集电极的电压，

如果该集电极的电压不降低，则检测到短路状态，

检测到短路状态时，线性地按斜坡降低该栅极的电压。

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