集成化IGBT 專用驅(qū)動(dòng)器EXB841 | EXB 系列驅(qū)動(dòng)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(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，＋）； 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，因此能用于交流 3 80V 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(kāi)關(guān)過(guò)程中需要一個(gè)十 15V 電壓以獲得低開(kāi)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 （＋ 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。 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。
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。 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(jí)， 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。 |
IGBT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(kāi)關(guān)速度降低，開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(fù)載短路或過(guò)流狀態(tài)時(shí)，能在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(wèn)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EXB841的控制原理 圖 1 EXB841的工作原理 圖1為EXB841的驅(qū)動(dòng)原理[4,5]。其主要有三個(gè)工作過(guò)程：正常開(kāi)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PWM控制信號(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(kāi)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(kāi)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Vd7截止，EXB841的6腳“懸空”，B點(diǎn)和C點(diǎn)電位開(kāi)始由約6V上升，當(dāng)上升至13V時(shí)，Vz1被擊穿，V3導(dǎo)通，C4通過(guò)R7和V3放電，E點(diǎn)的電壓逐漸下降，V6導(dǎo)通，從而使IGBT的GE間電壓Uce下降，實(shí)現(xiàn)軟關(guān)斷，完成EXB841對(duì)IGBT的保護(hù)。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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詳細(xì)介紹_EXB841_工作原理.doc
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2018-9-4 20:36 上傳
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