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IGBT驱动电路和保护方法详解

2013-12-26 16:57
蓝林笑生
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  驱动电路的作用是将单片机输出的脉冲进行功率放大,以驱动IGBT,保证IGBT的可靠工作,驱动电路起着至关重要的作用,对IGBT驱动电路的基本要求如下:

  (1) 提供适当的正向和反向输出电压,使IGBT可靠的开通和关断。

  (2) 提供足够大的瞬态功率或瞬时电流,使IGBT能迅速建立栅控电场而导通。

  (3) 尽可能小的输入输出延迟时间,以提高工作效率。

  (4) 足够高的输入输出电气隔离性能,使信号电路与栅极驱动电路绝缘。

  (5) 具有灵敏的过流保护能力。

  驱动电路EXB841/840

IGBT驱动电路和保护方法详解

  EXB841工作原理如图1,当EXB841的14脚和15脚有10mA的电流流过1us以后IGBT正常开通,VCE下降至3V左右,6脚电压被钳制在8V左右,由于VS1稳压值是13V,所以不会被击穿,V3不导通,E点的电位约为20V,二极管VD截止,不影响V4和V5正常工作。

  当14脚和15脚无电流流过,则V1和V2导通,V2的导通使V4截止、V5导通,IGBT栅极电荷通过V5迅速放电,引脚3电位下降至0V,是 IGBT栅一 射间承受5V左右的负偏压,IGBT可靠关断,同时VCE的迅速上升使引脚6“悬空”。C2的放电使得B点电位为0V,则V S1仍然不导通,后续电路不动作,IGBT正常关断。

  如有过流发生,IGBT的V CE过大使得VD2截止,使得VS1击穿,V3导通,C4通过R7放电,D点电位下降,从而使IGBT的栅一射间的电压UGE降低 ,完成慢关断,实现对IGBT的保护。由EXB841实现过流保护的过程可知,EXB841判定过电流的主要依据是6脚的电压,6脚的电压不仅与VCE 有关,还和二极管VD2的导通电压Vd有关。

  典型接线方法如图2,使用时注意如下几点:

  a、 IGBT栅-射极驱动回路往返接线不能太长(一般应该小于1m),并且应该采用双绞线接法,防止干扰。

  b、 由于IGBT集电极产生较大的电压尖脉冲,增加IGBT栅极串联电阻RG有利于其安全工作。但是栅极电阻RG不能太大也不能太小,如果 RG增大,则开通关断时间延长,使得开通能耗增加;相反,如果RG太小,则使得di/dt增加,容易产生误导通。

IGBT驱动电路和保护方法详解

  c、 图中电容C用来吸收由电源连接阻抗引起的供电电压变化,并不是电源的供电滤波电容,一般取值为47 F。

  d、 6脚过电流保护取样信号连接端,通过快恢复二极管接IGBT集电极。

  e、 14、15接驱动信号,一般14脚接脉冲形成部分的地,15脚接输入信号的正端,15端的输入电流一般应该小于20mA,故在15脚前加限流电阻。

  f、 为了保证可靠的关断与导通,在栅射极加稳压二极管。

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