基于EXB841的IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路研究

⑶ 虛假過流故障識(shí)別與驅(qū)動(dòng)信號(hào)鎖存電路

當(dāng)IGBT過流工作時(shí)，EXB841的6腳靠上文論述的過流檢測(cè)電路檢測(cè)到過流發(fā)生，EXB841進(jìn)入軟關(guān)斷過程。內(nèi)部電路（C3,R6）產(chǎn)生約3µs的延時(shí)，若3µs后過流依然存在，5腳輸出低電平作為過流故障指示信號(hào)，高速光耦6N136導(dǎo)通，三極管Vs01截止，過流高速比較器LM319輸出高電平，電容C03通過R06充電，若LM319輸出持續(xù)高電平時(shí)間大于設(shè)定保護(hù)時(shí)間（一般為5µs），C03的電壓達(dá)到擊穿穩(wěn)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(dǎo)通，集電極輸出低電平，利用由74LS09構(gòu)成的與門封鎖輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)。CD4043的信號(hào)延遲時(shí)間最大為幾百個(gè)ns,而74LS09的信號(hào)延遲時(shí)間最大為幾十個(gè)ns。因此，保護(hù)電路在信號(hào)響應(yīng)上足夠快。圖2中，在RS觸發(fā)器的R端加了復(fù)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(dāng)排除故障后，可以按動(dòng)復(fù)位按鈕，接束對(duì)柵極控制信號(hào)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(xiàn)故障報(bào)警。EXB841的軟關(guān)斷時(shí)間是由內(nèi)部元件R7和C4的時(shí)間常數(shù)決定的，為了提高軟開關(guān)的可靠性，在EXB841的4和5兩端外加可調(diào)電阻Rw2，可調(diào)節(jié)軟關(guān)斷時(shí)間，在4和9腳兩端外加電容 C01，可避免過高的di/dt產(chǎn)生的電壓尖峰，但應(yīng)合理選擇二者的值，太大的值將增大內(nèi)部三極管V3的集電極電流。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖3為實(shí)測(cè)典型驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)波形，圖4為實(shí)測(cè)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路波形。通過兩圖的對(duì)比，不難看出，典型驅(qū)動(dòng)電路的反向關(guān)斷電壓不到-5V，正向驅(qū)動(dòng)電壓小于14.5V。而優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路的反偏壓則基本達(dá)到或接近于-8V，正向驅(qū)動(dòng)電壓更是超過了+15V，正反向驅(qū)動(dòng)電壓值得到調(diào)整的同時(shí)，前后沿陡度也得到極大改善。

原EXB841典型驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用到大功率高壓高頻脈沖電源中，電源逆變部分由于負(fù)偏壓不足，容易引起橋臂直通，導(dǎo)致IGBT經(jīng)常炸毀。又因?yàn)楦哳l造成的強(qiáng)電磁干擾，致使IGBT電流較小時(shí)就產(chǎn)生虛假過流的故障保護(hù)，使得設(shè)備無法正常運(yùn)行。優(yōu)化電路應(yīng)用到電源后，以上故障均得以很大程度上的消除。能夠滿足設(shè)備正常工作的要求。

6 結(jié)論

本文在對(duì)IGBT器件的驅(qū)動(dòng)要求進(jìn)行深入分析之后，在研究了EXB841驅(qū)動(dòng)原理的基礎(chǔ)上，指出了其存在的諸多不足。再結(jié)合這些問題設(shè)計(jì)了實(shí)用性較強(qiáng)的優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路。該電路具有較強(qiáng)的過流識(shí)別能力，并能夠區(qū)分真假過流，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)。將優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用于大功率高壓高頻脈沖電源中，證明了所設(shè)計(jì)的電路完全可以對(duì)IGBT進(jìn)行有效驅(qū)動(dòng)、控制和過流保護(hù)。