詳細(xì)介紹EXB841工作原理

1、集成化IGBT專用驅(qū)動(dòng)器EXB8417l，i圖2T5 EXB系列集成驅(qū)潘脂的內(nèi)部框隅n> EXB85L B51 （標(biāo)準(zhǔn)理 b） EXB84O* 841 （高速墮>EXB系列驅(qū)動(dòng)器的各弓I腳功能如下：腳1 :連接用于反向偏置電源的濾波電容器；腳 2 :電源（+20V ）;腳3 :驅(qū)動(dòng)輸出；腳4 :用于連接外部電容器，以防止過(guò)流保護(hù)電路誤動(dòng)作（大多數(shù)場(chǎng)合不需要該電容器）；腳5 :過(guò)流保護(hù)輸出；腳6 :集電極電壓監(jiān)視；腳7、 8 :不接；腳9 :電源；腳 10、11 :不接；腳 14、15 :驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入（一，+）;3 80V由于本系列驅(qū)動(dòng)器采用具有高隔離電壓的光耦合器作為信號(hào)隔離，因此

2、能用于交流 的動(dòng)力設(shè)備上。IGBT通常只能承受 10us的短路電流，所以必須有快速保護(hù)電路。EXB系列驅(qū)動(dòng)器內(nèi)設(shè)有電流保護(hù)電路，根據(jù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與集電極之間的關(guān)系檢測(cè)過(guò)電流，其檢測(cè)電路如圖2 66所示。當(dāng)集電極電壓高時(shí)，雖然加入信號(hào)也認(rèn)為存在過(guò)電流，但是如果發(fā)生過(guò)電流，驅(qū)動(dòng)器的 低速切斷電路就慢速關(guān)斷IGBT （ < loUs的過(guò)流不響應(yīng)），從而保證1GBT不被損壞。如果以正常速度切斷過(guò)電流，集電極產(chǎn)生的電壓尖脈沖足以破壞IGBT ,關(guān)斷時(shí)的集電極波形如圖 2 6 6b所示.IGBT在開關(guān)過(guò)程中需要一個(gè)十15V電壓以獲得低開啟電壓，還需要一個(gè)一5V關(guān)柵電壓以防止關(guān)斷時(shí)的誤動(dòng)作。這兩種電壓（+

3、 15V和一 5V ）均可由20v供電的驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部電路產(chǎn)生，如圖 2-6 6C所示。圖2-66過(guò)電流檢SS器及其相關(guān)波形圖*）過(guò)電廈做b） IBGT美斷時(shí)的集電槌電就植形c）窗開啟電壓和關(guān)槌電壓的產(chǎn)生EXB841剖析為了更好地應(yīng)用IGBT ,有關(guān)專家對(duì) EXB841作了解剖，經(jīng)反復(fù)測(cè)試、整理，得到 EXB841的原理圖，如圖2 67所示。圖中參數(shù)均為實(shí)際測(cè)得，引腳標(biāo)號(hào)與實(shí)際封裝完全相同。放大部分由光耦合器EXB841由放大部分、過(guò)流保護(hù)部分和5V電壓基準(zhǔn)部分組成。IS01 （ TLP550 ）、 V2、V4、V5 和 R1、C1、 R2、 R9 組成，其中 IS01起隔離作用，V2是中間級(jí)，

4、V4和V5組成推挽輸出。過(guò)流保護(hù)部分由V1 、V3、VD6 、 VZI和 C2、 R3、 R4、 R5、R6、C3、 R7、 R8、 C4等組成。它們實(shí)現(xiàn)過(guò)流檢測(cè)和延時(shí)保護(hù)功能。EXB84l的腳6通過(guò)快速二極管 VD7接至IGBT的集電極，顯然它是通過(guò)檢測(cè)電壓Uce的高低來(lái)判斷是否發(fā)生短路。5V電壓基準(zhǔn)部分由 r10, VZ2和C5組成，既為驅(qū)動(dòng) IGBT提供一 5V反偏壓，同時(shí)也為輸入光耦合器IS01提供副方電源。EXB 84L圖2-67 EXB841的原理圖+ 12VoB+ 12V過(guò)電流保護(hù)輸出VD1 + 20V制沖入控脈輸6152EXB841 14319IGBTRgVD2lc2%V2IG

5、BT對(duì)驅(qū)動(dòng)電路的要求(1) 觸發(fā)脈沖要具有足夠快的上升和下降速度，即脈沖前后沿要陡峭；(2) 柵極串連電阻 Rg要恰當(dāng)。Rg過(guò)小，關(guān)斷時(shí)間過(guò)短，關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的集電極尖峰電 壓過(guò)高；Rg過(guò)大，器件的開關(guān)速度降低，開關(guān)損耗增大；(3) 柵射電壓要適當(dāng)。增大柵射正偏壓對(duì)減小開通損耗和導(dǎo)通損耗有利，但也會(huì)使管 子承受短路電流的時(shí)間變短，續(xù)流二極管反向恢復(fù)過(guò)電壓增大。因此，正偏壓要適當(dāng)，通常為+15V。為了保證在C-E間出現(xiàn)dv/dt噪聲時(shí)可靠關(guān)斷， 關(guān)斷時(shí)必須在柵極施加負(fù)偏壓，以防止受到干擾時(shí)誤開通和加快關(guān)斷速度，減小關(guān)斷損耗，幅值一般為 -(510) V;(4) 當(dāng)IGBT處于負(fù)載短路或過(guò)流狀態(tài)時(shí)，能

6、在IGBT允許時(shí)間內(nèi)通過(guò)逐漸降低柵壓自動(dòng)抑制故障電流，實(shí)現(xiàn)IGBT的軟關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)電路的軟關(guān)斷過(guò)程不應(yīng)隨輸入信號(hào)的消失而受到影響。當(dāng)然驅(qū)動(dòng)電路還要注意像防止門極過(guò)壓等其他一些問題。日本FUJI公司的EXB841芯片具有單電源、正負(fù)偏壓、過(guò)流檢測(cè)、保護(hù)、軟關(guān)斷等主要特性，是一種比較典型的驅(qū)動(dòng) 電路。其功能比較完善，在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛2,3,4。3 驅(qū)動(dòng)芯片EXB84的控制原理圖1 EXB841的工作原理圖1為EXB84的驅(qū)動(dòng)原理4,5。其主要有三個(gè)工作過(guò)程：正常開通過(guò)程、正常關(guān) 斷過(guò)程和過(guò)流保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。14和15兩腳間外加PW啪制信號(hào)，當(dāng)觸發(fā)脈沖信號(hào)施加于14和15引腳時(shí)，在GE兩端產(chǎn)生約16V的IGBT開通電壓；當(dāng)觸發(fā)控制脈沖撤銷時(shí)，在GE兩端產(chǎn)生-5.1V的IGBT關(guān)斷電壓。過(guò)流保護(hù)動(dòng)作過(guò)程是根據(jù)IGBT的CE極間電壓Uce的大小判定是否過(guò)流而進(jìn)行保護(hù)的，Uce由二極管Vd7檢測(cè)。當(dāng)IGBT開通時(shí)，若發(fā)生負(fù)載短路等發(fā)生大電流的故障，Uce會(huì)上升很多，使得 Vd磁止，EXB841的6腳“懸空”，B點(diǎn)和C點(diǎn)電位開 始由約6V上升，當(dāng)上升至13V時(shí)，Vz1被擊穿，V我通，C