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標題: 集成化IGBT專用驅動器EXB841電路圖與原理詳細介紹 [打印本頁]

作者: dfalfja    時間: 2018-9-4 20:37
標題: 集成化IGBT專用驅動器EXB841電路圖與原理詳細介紹
集成化IGBT 專用驅動器EXB841
 
    EXB 系列驅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 :集電極電壓監視;
     腳 7 、 8 :不接;
     腳 9 :     電源;
     腳   10 、    11 :不接;
     腳   14 、    15 :驅動信號輸入(一,+);
     由于本系列驅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 系列驅動器內設有電流保護電路,根據驅動信號與集電極之間的關系檢測過電流,其檢測電路如圖 2 - 66 。所示。當集電極電壓高時,雖然加入信號也認為存在過電流,但是如果發生過電流,驅動器的低速切斷電路就慢速關斷   IGBT ( < loUs 的過流不響應),從而保證 1GBT 不被損壞。如果以正常速度切斷過電流,集電極產生的電壓尖脈沖足以破壞    IGBT ,關斷時的集電極波形如圖     2 -  6 6b所示.
    IGBT 在開關過程中需要一個十  15V 電壓以獲得低開啟電壓,還需要一個一 5V 關柵電壓以防止關斷時的誤動作。這兩種電壓    (+ 15V 和一 5V )均可由 20v 供電的驅動器內部電路產生,如圖 2--6 6C 所示。
EXB841剖析
為了更好地應用   IGBT ,有關專家對 EXB841 作了解剖,經反復測試、整理,得到   EXB841 的原理圖,如    圖 2 - 67 所示。圖中參數均為實際測得,引腳標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生短路。                      5V 電壓基準部分由 r10,  VZ2 和  C5 組成,既為驅動  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對驅動電路的要求
    (1)觸發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。Rg過小,關斷時間過短,關斷時產生的集電極尖峰電壓過高;Rg過大,器件的開關速度降低,開關損耗增大;
    (3)柵射電壓要適當。增大柵射正偏壓對減小開通損耗和導通損耗有利,但也會使管子承受短路電流的時間變短,續流二極管反向恢復過電壓增大。因此,正偏壓要適當,通常為+15V。為了保證在C-E間出現dv/dt噪聲時可靠關斷,關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斷速度,減小關斷損耗,幅值一般為-(5~10)V;
    (4)當IGBT處于負載短路或過流狀態時,能在IGBT允許時間內通過逐漸降低柵壓自動抑制故障電流,實現IGBT的軟關斷。驅動電路的軟關斷過程不應隨輸入信號的消失而受到影響。
    當然驅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、軟關斷等主要特性,是一種比較典型的驅動電路。其功能比較完善,在國內外得到了廣泛[2,3,4]。
    3 驅動芯片EXB841的控制原理
                            圖 1 EXB841的工作原理
     圖1為EXB841的驅動原理[4,5]。其主要有三個工作過程:正常開通過程、正常關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,當觸發脈沖信號施加于14和15引腳時,在GE兩端產生約16V的IGBT開通電壓;當觸發控制脈沖撤銷時,在GE兩端產生-5.1V的IGBT關斷電壓。過流保護動作過程是根據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IGBT開通時,若發生負載短路等發生大電流的故障,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,當上升至13V時,Vz1被擊穿,V3導通,C4通過R7和V3放電,E點的電壓逐漸下降,V6導通,從而使IGBT的GE間電壓Uce下降,實現軟關斷,完成EXB841對IGBT的保護。射極電位為-5.1V,由EXB841內部的穩壓二極管Vz2決定。

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