摘要：針對exb841典型igbt驅動保護中存在的不足，文章提出了采用過流檢測電路精確調整過流閾值，延遲電路識別虛假過流和過流鎖定，采用外部成型電路提高負柵壓和系統應用中及時的故障顯示等改進方法。設計了相應的優化驅動電路，優化驅動電路在脈沖發生電源中得到應用。實際運行表明優化驅動電路克服了exb841典型驅動的不足，改善了igbt的驅動與保護性能，具有很好的實用性。

關鍵詞：igbt；exb841；驅動電路；故障顯示

中國分類號：tp277    文獻標志碼：a    文章編號：1001-6848( 2010) 04-0097-03

    多絕緣柵雙極型晶體管igbt(是一種由極型晶體管與mosfet組合的器件，它既具有mosfet的柵極電壓控制快這開關特性，又具有雙極型晶體管大電流處理能力和低飽和壓降的特點，近年來在各種電能變換裝置中得到了廣泛應用。但是，igbt的門極驅動電路影響icbt的通態壓降、開關時間、快開關損耗、承受短路電流能力及du/dt等參數，并決定了igbt靜態與動態特性。因此設計高性能的驅動與保護電路是安全使用igbt的關鍵技術【1，2】。

  1驅動芯片exb841的不足

   作為icbt的專用驅動芯片，exb841有著很多優點，能夠滿足一般用戶的要求[3-7]。但在大功率高壓高頻脈沖電源等具有較大電磁干擾的全橋逆變應用中，其不足之處也顯而易見。

    1)過流保護閾值過高。通常igbt在通過額定電流時導通壓降約為3.5 v，而exb841的過流識別值為7.5 v左右，對應電流為額定電流的2~3倍，此時icbt已嚴重過流。

    2)存在虛假過流。一般大功率igbt的導通時間約為1s左右。實際上，igbt導適時尾部電壓下降是較慢的。實踐表明，當工作電壓較高時，u下降至飽和導通時間約為4～5 ps，而過流檢測的延遲時間約為2.7s。因此在igbt開通過程中易出現虛假過流。為了識別真假過流，5腳的過流故障輸出信號應延遲5 ps，以便保護電路對真正的過流進行保護。 

    3)負偏壓不足。exb841使用單一的20 v電源產生+15 v和-5 v偏壓。在高電壓大電流條件下，開關管通斷會產生干擾，使截止的igbt誤導通。

    4)過流保護無自鎖功能。在過流保護時，exb841對igbt進行軟關斷，并在5腳輸出故障指示信號，但不能封鎖輸入的pwm控制信號。

    5)無報警電路。在系統應用中，igbt發生故障時，不能顯示故障信息，不便于操作。

  針對以上不足，可以考慮采取一些有效的措施來解決以上問題。以下結合實際設計應用的具體電路加以說明。

    本文基于exb841設計igbt的驅動電路如圖1所示，包括外部負柵壓成型電路、過流檢測電路、虛假過流故障識別與驅動信號鎖存電路，故障信息報警電路。

    針對負偏壓不足的問題，設計了外部負柵壓成型電路。

    如圖1所示，用外接8v穩壓管k，代替驅動芯片內部的穩壓管比，在穩壓管兩端并聯了丙個電容值分別為10μ f和0. 33 μf的去耦濾波電容。為防止柵極驅動電路出現高壓尖峰，在柵射極間并聯了反向串聯的16 v( voz)和8 v( v03)穩壓二極管。為了改善控制脈沖的前后沿陡度和防止震蕩，減小icbt集電極的電壓尖脈沖，需要在柵極串聯電阻r柵極串連電阻rg要恰當，rg過小，關斷時間過短，關斷時產生的集電極尖峰電壓過高；rg過大，器件的開關速度降低，開關損耗增大。優化電路采用了不對稱的開啟和關斷方法。在igbt開通時，exb841的三腳提供+16 v的電壓，電阻rg2經二極管vd1和rg2，并聯使rg值較小。關斷時，exb841內部的v5導通，3腳電平為0，優化驅動電路在igbt的e極提供-8 v電壓，使二極管v01截止rg=rg1具有較大值。并在柵射極間并聯大電阻，防止器件誤導通。