详细介绍_EXB841_工作原理

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1、集成化IGBT专用驱动器EXB841　    EXB系列驱动器的各引脚功能如下：    脚1：连接用于反向偏置电源的滤波电容器；    脚    2：电源（  ＋  20V）；    脚3：驱动输出；    脚4：用于连接外部电容器，以防止过流保护电路误动作（大多数场合不需要该电容器）；    脚5：过流保护输出；    脚6：集电极电压监视；    脚7、8：不接；    脚9：电源；    脚  10、   11：不接；    脚  14、   15：驱动信号输入（一，＋）；    由于本系列驱动器采用具有高隔

2、离电压的光耦合器作为信号隔离，因此能用于交流  3 80V的动力设备上。    IGBT通常只能承受10us的短路电流，所以必须有快速保护电路。EXB4系列驱动器内设有电流保护电路，根据驱动信号与集电极之间的关系检测过电流，其检测电路如图2－66。所示。当集电极电压高时，虽然加入信号也认为存在过电流，但是如果发生过电流，驱动器的低速切断电路就慢速关断  IGBT（< loUs的过流不响应），从而保证1GBT不被损坏。如果以正常速度切断过电流，集电极产生的电压尖脉冲足以破坏   IGBT，关断时的集电极波形如图   

3、 2－ 6 6b所示．    IGBT在开关过程中需要一个十 15V电压以获得低开启电压，还需要一个一5V关栅电压以防止关断时的误动作。这两种电压  （＋15V和一5V）均可由20v供电的驱动器内部电路产生，如图2--6 6C所示。EXB841剖析为了更好地应用  IGBT，有关专家对EXB841作了解剖，经反复测试、整理，得到  EXB841的原理图，如  图2－67所示。图中参数均为实际测得，引脚标号与实际封装完全相同。     EXB841由放大部分、过流保护部分和  5V电压基准部分组成。   放大部分由光

4、耦合器IS01（TLP550）、V2、V4、V5和R1、C1、R2、R9组成，其中IS01起隔离作用，V2是中间级，V4和V5组成推挽输出。    过流保护部分由  V1、   V3、   VD6、  VZI和 C2、   R3、   R4、  R5、   R6、C3、R7、R8、C4等组成。它们实现过流检测和延时保护功能。EXB84l的脚6通过快速二极管VD7接至IGBT的集电极，显然它是通过检测电压 Uce的高低来判断是否发生短路。                      5V电压基准部分由r10,  VZ2

5、和 C5组成，既为驱动 IGBT提供一5V4反偏压，同时也为输入光耦合器IS01提供副方电源。4IGBT对驱动电路的要求（1）触发脉冲要具有足够快的上升和下降速度，即脉冲前后沿要陡峭；（2）栅极串连电阻Rg要恰当。Rg过小，关断时间过短，关断时产生的集电极尖峰电压过高；Rg过大，器件的开关速度降低，开关损耗增大；（3）栅射电压要适当。增大栅射正偏压对减小开通损耗和导通损耗有利，但也会使管子承受短路电流的时间变短，续流二极管反向恢复过电压增大。因此，正偏压要适当，通常为+15V。为了保证在C-E间出现dv/dt噪声时

6、可靠关断，关断时必须在栅极施加负偏压，以防止受到干扰时误开通和加快关断速度，减小关断损耗，幅值一般为-（5～10）V；（4）当IGBT处于负载短路或过流状态时，能在IGBT允许时间内通过逐渐降低栅压自动抑制故障电流，实现IGBT的软关断。驱动电路的软关断过程不应随输入信号的消失而受到影响。当然驱动电路还要注意像防止门极过压等其他一些问题。日本FUJI公司的EXB841芯片具有单电源、正负偏压、过流检测、保护、软关断等主要特性，是一种比较典型的驱动电路。其功能比较完善，在国内外得到了广泛[2,3,4]。3驱动芯片EX

7、B841的控制原理图1EXB841的工作原理图1为EXB841的驱动原理[4,5]。其主要有三个工作过程：正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作过程。14和15两脚间外加PWM控制信号，当触发脉冲信号施加于14和15引脚时，在GE两端产生约16V的IGBT开通电压；当触发控制脉冲撤销时，在GE两端产生-5.1V的IGBT关断电压。过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，Uce由二极管Vd7检测。当IGBT开通时，若发生负载短路等发生大电流的故障，Uce会上升很多，使得Vd

8、7截止，EXB841的6脚“悬空”，B点和C点电位开始由约6V上升，当上升至13V时，Vz1被击穿，V3导通，C4通过R7和V3放电，E点的电压逐渐下降，V6导通，从而使IGBT的GE间电压Uce下降，实现软关断，完成EXB841对IGBT的保护。射极电位为-5.1V，由EXB841内部的稳压二极管Vz2决定。4