详细介绍EXB841工作原理

1、集成化IGBT专用驱动器EXB8417l，i图2T5 EXB系列集成驱潘脂的内部框隅n> EXB85L B51 （标准理 b） EXB84O* 841 （高速堕>EXB系列驱动器的各弓I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，+）;3 80V由于本系列驱动器采用具有高隔离电压的光耦合器作为信号隔离，因此

2、能用于交流 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。EXB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 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（+

3、 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。图2-66过电流检SS器及其相关波形图*）过电厦做b） IBGT美断时的集电槌电就植形c）窗开启电压和关槌电压的产生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。放大部分由光耦合器EXB841由放大部分、过流保护部分和5V电压基准部分组成。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，

4、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和C5组成，既为驱动 IGBT提供一 5V反偏压，同时也为输入光耦合器IS01提供副方电源。EXB 84L图2-67 EXB841的原理图+ 12VoB+ 12V过电流保护输出VD1 + 20V制冲入控脉输6152EXB841 14319IGBTRgVD2lc2%V2IG

5、BT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 -(510) V;(4) 当IGBT处于负载短路或过流状态时，能

6、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EXB84的控制原理图1 EXB841的工作原理图1为EXB84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PW啪制信号，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磁止，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，V我通，C