基于EXB841的IGBT驱动与保护电路研究

　⑵ 过流检测电路
　　偏高的保护动作阈值难起到有效地保护作用，必须合适设置此阈值。但由于器件压降的分散性和温度影响，又不宜设置过低。为了适当降低动作阈值，已经提出了采用高压降检测二极管或采用串联3.3V反向稳压二极管的方法。该方法不能在提高了负偏压的情况下使用，因为正常导通时，IGBT约有3.5V左右的压降，负偏压的提高使6脚在正常情况下检测到的电平将达到12V左右，随着IGBT的工作电流增大，强电磁干扰会造成EXB841误报警，出现虚假过流。本优化电路采用可调的电流传感器。如图2所示。L为磁平衡式霍尔电流传感器，可测量交流或直流电流，反应时间小于1µs，输出电压Uout同输入电流有很好的线性关系。该电路通过调节滑动电阻Rw1设定基准电流幅值而完成保护，当电流传感器输出大于给定值时，比较器输出+15V的高电平至EXB841的6脚，使EXB841的软关断电路工作。
　　⑶ 虚假过流故障识别与驱动信号锁存电路
　　当IGBT过流工作时，EXB841的6脚靠上文论述的过流检测电路检测到过流发生，EXB841进入软关断过程。内部电路（C3,R6）产生约3µs的延时，若3µs后过流依然存在，5脚输出低电平作为过流故障指示信号，高速光耦6N136导通，三极管Vs01截止，过流高速比较器LM319 输出高电平，电容C03通过R06充电，若LM319输出持续高电平时间大于设定保护时间（一般为5µs），C03的电压达到击穿稳压管Vs03的电压，使RS触发器CD4043的置1端为高电平，从而Q端输出高电平，Vs02导通，集电极输出低电平，利用由74LS09构成的与门封锁输入驱动信号。 CD4043的信号延迟时间最大为几百个ns,而74LS09的信号延迟时间最大为几十个ns。因此，保护电路在信号响应上足够快。图2中，在RS触发器的R端加了复位按钮，发生故障时，RS触发器将Q端输出的高电平锁住，当排除故障后，可以按动复位按钮，接束对栅极控制信号的封锁。
　　Vs02的集电极输出同时接微处理器，可及时显示故障信息，实现故障报警。EXB841的软关断时间是由内部元件R7和C4的时间常数决定的，为了提高软开关的可靠性，在EXB841的4和5 两端外加可调电阻Rw2，可调节软关断时间，在4和9脚两端外加电容 C01，可避免过高的di/dt产生的电压尖峰，但应合理选择二者的值，太大的值将增大内部三极管V3的集电极电流。
　　5 实验结果分析
　　图3为实测典型驱动电路驱动波形，图4为实测优化驱动电路波形。通过两图的对比，不难看出，典型驱动电路的反向关断电压不到-5V，正向驱动电压小于14.5V。而优化驱动电路的反偏压则基本达到或接近于-8V，正向驱动电压更是超过了+15V，正反向驱动电压值得到调整的同时，前后沿陡度也得到极大改善。