摘要：针对exb841典型igbt驱动保护中存在的不足，文章提出了采用过流检测电路精确调整过流阈值，延迟电路识别虚假过流和过流锁定，采用外部成型电路提高负栅压和系统应用中及时的故障显示等改进方法。设计了相应的优化驱动电路，优化驱动电路在脉冲发生电源中得到应用。实际运行表明优化驱动电路克服了exb841典型驱动的不足，改善了igbt的驱动与保护性能，具有很好的实用性。

关键词：igbt；exb841；驱动电路；故障显示

中国分类号：tp277    文献标志码：a    文章编号：1001-6848( 2010) 04-0097-03

    多绝缘栅双极型晶体管igbt(是一种由极型晶体管与mosfet组合的器件，它既具有mosfet的栅极电压控制快这开关特性，又具有双极型晶体管大电流处理能力和低饱和压降的特点，近年来在各种电能变换装置中得到了广泛应用。但是，igbt的门极驱动电路影响icbt的通态压降、开关时间、快开关损耗、承受短路电流能力及du/dt等参数，并决定了igbt静态与动态特性。因此设计高性能的驱动与保护电路是安全使用igbt的关键技术【1，2】。

  1驱动芯片exb841的不足

   作为icbt的专用驱动芯片，exb841有着很多优点，能够满足一般用户的要求[3-7]。但在大功率高压高频脉冲电源等具有较大电磁干扰的全桥逆变应用中，其不足之处也显而易见。

    1)过流保护阈值过高。通常igbt在通过额定电流时导通压降约为3.5 v，而exb841的过流识别值为7.5 v左右，对应电流为额定电流的2~3倍，此时icbt已严重过流。

    2)存在虚假过流。一般大功率igbt的导通时间约为1s左右。实际上，igbt导适时尾部电压下降是较慢的。实践表明，当工作电压较高时，u下降至饱和导通时间约为4～5 ps，而过流检测的延迟时间约为2.7s。因此在igbt开通过程中易出现虚假过流。为了识别真假过流，5脚的过流故障输出信号应延迟5 ps，以便保护电路对真正的过流进行保护。 

    3)负偏压不足。exb841使用单一的20 v电源产生+15 v和-5 v偏压。在高电压大电流条件下，开关管通断会产生干扰，使截止的igbt误导通。

    4)过流保护无自锁功能。在过流保护时，exb841对igbt进行软关断，并在5脚输出故障指示信号，但不能封锁输入的pwm控制信号。

    5)无报警电路。在系统应用中，igbt发生故障时，不能显示故障信息，不便于操作。

  针对以上不足，可以考虑采取一些有效的措施来解决以上问题。以下结合实际设计应用的具体电路加以说明。

    本文基于exb841设计igbt的驱动电路如图1所示，包括外部负栅压成型电路、过流检测电路、虚假过流故障识别与驱动信号锁存电路，故障信息报警电路。

    针对负偏压不足的问题，设计了外部负栅压成型电路。

    如图1所示，用外接8v稳压管k，代替驱动芯片内部的稳压管比，在稳压管两端并联了丙个电容值分别为10μ f和0. 33 μf的去耦滤波电容。为防止栅极驱动电路出现高压尖峰，在栅射极间并联了反向串联的16 v( voz)和8 v( v03)稳压二极管。为了改善控制脉冲的前后沿陡度和防止震荡，减小icbt集电极的电压尖脉冲，需要在栅极串联电阻r栅极串连电阻rg要恰当，rg过小，关断时间过短，关断时产生的集电极尖峰电压过高；rg过大，器件的开关速度降低，开关损耗增大。优化电路采用了不对称的开启和关断方法。在igbt开通时，exb841的三脚提供+16 v的电压，电阻rg2经二极管vd1和rg2，并联使rg值较小。关断时，exb841内部的v5导通，3脚电平为0，优化驱动电路在igbt的e极提供-8 v电压，使二极管v01截止rg=rg1具有较大值。并在栅射极间并联大电阻，防止器件误导通。