集成化IGBT 專用驅(qū)動器EXB841 | EXB 系列驅(qū)動器的各引腳功能如下： 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)動輸出； 腳 4 ：用于連接外部電容器，以防止過流保護電路誤動作（大多數(shù)場合不需要該電容器）； 腳 5 ：過流保護輸出； 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)動信號輸入（一，＋）； 由于本系列驅(qū)動器采用具有高隔離電壓的光耦合器作為信號隔離，因此能用于交流 3 80V 的動力設(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電路。 EXB 系列驅(qū)動器內(nèi)設(shè)有電流保護電路，根據(jù)驅(qū)動信號與集電極之間的關(guān)系檢測過電流，其檢測電路如圖 2 － 66 。所示。當(dāng)集電極電壓高時，雖然加入信號也認(rèn)為存在過電流，但是如果發(fā)生過電流，驅(qū)動器的低速切斷電路就慢速關(guān)斷 IGBT （ < loUs 的過流不響應(yīng)），從而保證 1GBT 不被損壞。如果以正常速度切斷過電流，集電極產(chǎn)生的電壓尖脈沖足以破壞 IGBT ，關(guān)斷時的集電極波形如圖 2 － 6 6b所示． IGBT 在開關(guān)過程中需要一個十 15V 電壓以獲得低開啟電壓，還需要一個一 5V 關(guān)柵電壓以防止關(guān)斷時的誤動作。這兩種電壓 （＋ 15V 和一 5V ）均可由 20v 供電的驅(qū)動器內(nèi)部電路產(chǎn)生，如圖 2--6 6C 所示。 EXB841剖析 為了更好地應(yīng)用 IGBT ，有關(guān)專家對 EXB841 作了解剖，經(jīng)反復(fù)測試、整理，得到 EXB841 的原理圖，如 圖 2 － 67 所示。圖中參數(shù)均為實際測得，引腳標(biāo)號與實際封裝完全相同。
EXB841 由放大部分、過流保護部分和 5V 電壓基準(zhǔn)部分組成。 放大部分由光耦合器 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， V4 和 V5 組成推挽輸出。 過流保護部分由 V1 、 V3 、 VD6 、 VZI 和 C2 、 R3 、 R4 、 R5 、 R6 、 C3 、 R7 、 R8 、 C4 等組成。它們實現(xiàn)過流檢測和延時保護功能。 EXB84l 的腳 6 通過快速二極管 VD7 接至 IGBT 的集電極，顯然它是通過檢測電壓 Uce 的高低來判斷是否發(fā)生短路。 5V 電壓基準(zhǔn)部分由 r10, VZ2 和 C5 組成，既為驅(qū)動 IGBT 提供一 5V 反偏壓，同時也為輸入光耦合器 IS01 提供副方電源。 |
IGBT對驅(qū)動電路的要求 （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過小，關(guān)斷時間過短，關(guān)斷時產(chǎn)生的集電極尖峰電壓過高；Rg過大，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)。增大柵射正偏壓對減小開通損耗和導(dǎo)通損耗有利，但也會使管子承受短路電流的時間變短，續(xù)流二極管反向恢復(fù)過電壓增大。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噪聲時可靠關(guān)斷，關(guān)斷時必須在柵極施加負偏壓，以防止受到干擾時誤開通和加快關(guān)斷速度，減小關(guān)斷損耗，幅值一般為-（5～10）V；
（4）當(dāng)IGBT處于負載短路或過流狀態(tài)時，能在IGBT允許時間內(nèi)通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流，實現(xiàn)IGBT的軟關(guān)斷。驅(qū)動電路的軟關(guān)斷過程不應(yīng)隨輸入信號的消失而受到影響。 當(dāng)然驅(qū)動電路還要注意像防止門極過壓等其他一些問題。日本FUJI公司的EXB841芯片具有單電源、正負偏壓、過流檢測、保護、軟關(guān)斷等主要特性，是一種比較典型的驅(qū)動電路。其功能比較完善，在國內(nèi)外得到了廣泛[2,3,4]。 3 驅(qū)動芯片EXB841的控制原理 圖 1 EXB841的工作原理 圖1為EXB841的驅(qū)動原理[4,5]。其主要有三個工作過程：正常開通過程、正常關(guān)斷過程和過流保護動作過程。14和15兩腳間外加PWM控制信號，當(dāng)觸發(fā)脈沖信號施加于14和15引腳時，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，在GE兩端產(chǎn)生-5.1V的IGBT關(guān)斷電壓。過流保護動作過程是根據(jù)IGBT的CE極間電壓Uce的大小判定是否過流而進行保護的，Uce由二極管Vd7檢測。當(dāng)IGBT開通時，若發(fā)生負載短路等發(fā)生大電流的故障，Uce會上升很多，使得Vd7截止，EXB841的6腳“懸空”，B點和C點電位開始由約6V上升，當(dāng)上升至13V時，Vz1被擊穿，V3導(dǎo)通，C4通過R7和V3放電，E點的電壓逐漸下降，V6導(dǎo)通，從而使IGBT的GE間電壓Uce下降，實現(xiàn)軟關(guān)斷，完成EXB841對IGBT的保護。射極電位為-5.1V，由EXB841內(nèi)部的穩(wěn)壓二極管Vz2決定。
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2018-9-4 20:36 上傳
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