基于EXB841的IGBT驅動(dòng)和保護電路研究

⑶ 虛假過(guò)流故障識別與驅動(dòng)信號鎖存電路

當IGBT過(guò)流工作時(shí)，EXB841的6腳靠上文論述的過(guò)流檢測電路檢測到過(guò)流發(fā)生，EXB841進(jìn)入軟關(guān)斷過(guò)程。內部電路（C3,R6）產(chǎn)生約3µs的延時(shí)，若3µs后過(guò)流依然存在，5腳輸出低電平作為過(guò)流故障指示信號，高速光耦6N136導通，三極管Vs01截止，過(guò)流高速比較器LM319輸出高電平，電容C03通過(guò)R06充電，若LM319輸出持續高電平時(shí)間大于設定保護時(shí)間（一般為5µs），C03的電壓達到擊穿穩壓管Vs03的電壓，使RS觸發(fā)器CD4043的置1端為高電平，從而Q端輸出高電平，Vs02導通，集電極輸出低電平，利用由74LS09構成的與門(mén)封鎖輸入驅動(dòng)信號。CD4043的信號延遲時(shí)間最大為幾百個(gè)ns,而74LS09的信號延遲時(shí)間最大為幾十個(gè)ns。因此，保護電路在信號響應上足夠快。圖2中，在RS觸發(fā)器的R端加了復位按鈕，發(fā)生故障時(shí)，RS觸發(fā)器將Q端輸出的高電平鎖住，當排除故障后，可以按動(dòng)復位按鈕，接束對柵極控制信號的封鎖。

Vs02的集電極輸出同時(shí)接微處理器，可及時(shí)顯示故障信息，實(shí)現故障報警。EXB841的軟關(guān)斷時(shí)間是由內部元件R7和C4的時(shí)間常數決定的，為了提高軟開(kāi)關(guān)的可靠性，在EXB841的4和5兩端外加可調電阻Rw2，可調節軟關(guān)斷時(shí)間，在4和9腳兩端外加電容 C01，可避免過(guò)高的di/dt產(chǎn)生的電壓尖峰，但應合理選擇二者的值，太大的值將增大內部三極管V3的集電極電流。

5 實(shí)驗結果分析

圖3為實(shí)測典型驅動(dòng)電路驅動(dòng)波形，圖4為實(shí)測優(yōu)化驅動(dòng)電路波形。通過(guò)兩圖的對比，不難看出，典型驅動(dòng)電路的反向關(guān)斷電壓不到-5V，正向驅動(dòng)電壓小于14.5V。而優(yōu)化驅動(dòng)電路的反偏壓則基本達到或接近于-8V，正向驅動(dòng)電壓更是超過(guò)了+15V，正反向驅動(dòng)電壓值得到調整的同時(shí)，前后沿陡度也得到極大改善。

原EXB841典型驅動(dòng)電路應用到大功率高壓高頻脈沖電源中，電源逆變部分由于負偏壓不足，容易引起橋臂直通，導致IGBT經(jīng)常炸毀。又因為高頻造成的強電磁干擾，致使IGBT電流較小時(shí)就產(chǎn)生虛假過(guò)流的故障保護，使得設備無(wú)法正常運行。優(yōu)化電路應用到電源后，以上故障均得以很大程度上的消除。能夠滿(mǎn)足設備正常工作的要求。

6 結論

本文在對IGBT器件的驅動(dòng)要求進(jìn)行深入分析之后，在研究了EXB841驅動(dòng)原理的基礎上，指出了其存在的諸多不足。再結合這些問(wèn)題設計了實(shí)用性較強的優(yōu)化驅動(dòng)電路。該電路具有較強的過(guò)流識別能力，并能夠區分真假過(guò)流，從而對系統進(jìn)行有效保護。將優(yōu)化驅動(dòng)電路應用于大功率高壓高頻脈沖電源中，證明了所設計的電路完全可以對IGBT進(jìn)行有效驅動(dòng)、控制和過(guò)流保護。