EXB841原理分析

当控制电路使 EXB841 输入端脚 14 和脚 15 有   10mA 的电流流过时，光耦合器   IS0l 就会导通，    A 点电位迅速下降至  0V ，使    V1 和   V 2 截止；   V 2 截止使    D 点电位上升至 20V ，  V4 导通， V5 截止， EXB841 通过 V4 及栅极电阻 Rg 向 IGBT 提供电流使之迅速导通  , Uc 下降至  3V 。与此同时， V1 截止使十  20V 电源通 R3 向电容 C2 充电，时间常数 r1 为

                        r1=R3c2=2 · 42us （ 2 － 17 ）

又使   B 点电位上升，它由零升到   13V 的时间可用下式求得 :

                        13 ＝ 20 （ 1 － e ^ (-t/r1)        （ 2 － 18 ）

                            t=2 · 54uS                          （ 2 － 19 ）

     然而由于 IGBT 约 lus 后已导通， Uce 下降至 3V ，从而将 EXB841 脚  6 电位箝制在  8V 左右，因此  B 点和 C 点电位不会充到 13V ，而是充到 8V 左右，这个过程时间为 1 ． 24us ；又稳压管 VZ1 的稳压值为  13V ，    IGBT 正常开通时不会被击穿，    V3 不通，    E 点电位仍为 20V 左右，二极管 VD6 截止，不影响 V4 和 V5 的正常工作。

    2 ）正常关断过程控制电路使    EXB841 输入端脚    14 和脚    15 无电流流过，光耦合器 IS01 不通，  A 点电位上升使 V1 和  V2 导通； V 2 导通使    V 4 截止，   V 5 导通，    IGBT 栅极电荷通过    V 5 迅速放电，使 EXB841 的脚 3 电位迅速下降至 0V （相对于的 EXB841 脚 1 低 5V ），使   IGBT 可靠关断，    Uce 迅速上升，使   EXB841 的脚   6 “悬空”。与此同时   V1 导通，      C2 通过   V1 更快放电，将   B 点和    C 点电位箝在  0V ，使    VZI 仍不通，后继电路不会动作 , IGBT 正常关断。

    3 ）保护动作

设 IGBT 已正常导通，则 V1 和 V2 截止，  V4 导通，     V 5 截止，     B 点和    C 点电位稳定在  8V 左右，     VZ1 不被击穿，     V3 不导通， E 点电位保持为 20V ，二极管 VD6 截止。若此时发生短路， IGBT 承受大电流而退饱和， Uce 上升很多，二极管 VD7 截止，则 EXB841 的脚    6 “悬空”，    B 点和   C 点电位开始由  8V 上升；当上升至 13V 时，       VZ1 被击穿，       V 3 导通，       C4 通过 R7 和  V 3 放电，       E 点电位逐步下降，二极管     VD 6 导通时   D 点电位也逐步下降，从而使 EXB841 的脚  3 电位也逐步下降，缓慢关断    IGBT 。

    B 点和   C 点电位由   8V 上升到   13V 的时间可用下式求得

                    13 ＝ 20 （ 1--e^ (--t/r1)--8e^ (--t/r1)         （ 2 － 20 ）

                            t ＝＝ l · 3uS                                       (2 － 21 ）

    C3 与 R7 组成的放电时间常数为

                        T2 ＝＝ C3R7 ＝ 4 ·  84uS （ 2 － 22 ）

    E 点由      2 0V 下降到     3 ． 6V 的时间可用下式求得

                          3 ． 6= 20e^ (--t/r2) （  2 － 23 ）

                            t ＝ 8 · 3uS               （ 2 － 24 ）

     此时慢关断过程结束，  IGBT 栅极上所受偏压为 0oV （设  V3 管压降为   0 ． 3V ，     V6 和   V5 的压降为   O ．7V ）。

     这种状态一直持续到控制信号使光电耦合器    IS0l 截止，此时 V1 和    V 2 导通，  V 2 导通使    D 点下降到     0V ，从而    V 4 完全截止，      V 5 完全导通， IGBT 栅极所受偏压由慢关断时的 0V 迅速下降到一 5V ， IGBT 完全关断。  V1 导通使    C2 迅速放电、 V 3 截止，  20V 电源通过 R8 对 C4 充电， RC 充电时间常数为

                        T3 ＝ C4R8 ＝ 48 ·  4uS                （ 2 · 25 ）

     则   E 点由   3 ． 6V 充至   19V 的时间可用下式求得：

                  19=20 （ l 一 e^ ( － t/r3) ）＋ 3 ． 6e^( － t/r3)        （ 2 － 26 ）

                            t   ＝＝ 13 5 uS                        （   2   -- 2 7 ）

     则 E 点恢复到正常状态需 135us ，至此 EXB841 完全恢复到正常状态，可以进行正常的驱动。

     与前述的 IGBT 驱动条件和保护策略相对照，以上所述说明 EXB841 确实充分考虑到    IGBT 的特点，电路简单实用，有如下特点：

    1 ）模块仅需单电源十 20V 供电，它通过内部    5 V 稳压管为 IGBT 提供了十  15V 和一  5V 的电平，既满足了   IGBT 的驱动条件，

又简化了电路，为整个系统设计提供了很大方便。

    2 ）输入采用高速光耦隔离电路，既满足了隔离和快速的要求，又在很大程度上使电路结构简化。

    3 ）通过精心设计，将过流时降低 Uge 与慢关断技术综合考虑 , 按前面所述，短路时 EXB841 各引脚波形如图 2 － 68 所示。可见一旦电路检测到短路后，要延迟约     1 ． 5 us （  VZI 导通时，    R4 会有压降）   Uge 才开始降低，再过约 8us 后   Uge 才降低到   0V （相对   EXB841 的脚 1 ）。在这    10us 左右的时间内，如果短路现象消失，      Uge 会逐步恢复到正常值，但恢复时间决定于时间常数 t3 ，时间是较长的。