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IGBT驱动模块EXB841和M57959L的分析 The Analysis of IGBT Driving Module EXB841 and M57959L 赵占西 李 (河海大学，常 峥 赵建华 州213022) 摘 要：针对EXB841、M57959L这两种IGBT驱动电路模块的工作原理进行了分析，并提出了一些改进用法。 关键词：IGBT 模块驱动 过流保护 Abstract：The paper introduces the operating principles of IGBT driving module EXB841 and M57959L．It also in— tro-duces the improvement of using this two kinds of driving module． Key words：IGBT driving module overcurrent protection O引 言 IGBT是一种由双极晶体管与MOSFET组合的器 件，既具有MOSFET的栅极电压控制快速开关特性。又 具有双极晶体管大电流处理能力和低饱和压降的特点 因此广泛应用于各种电力变换装置。门极驱动电路影 响lGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电 流能力及等参数，并决定了IGBT的静态和动态特性： 因此，设计高性能的驱动与保护电路是安全使用IGBT 的关键。世界上各lGBT生产商和从事IGBT应用的企 业开发出了众多IGBT驱动集成电路模块。本文针对 EXB84l和M57959L这两种在国内使用量较大驱动模 块的工作原理和应用进行了分析。并作了简要的比较。 l EXB蹦l驱动模块的原理和应用 EXB841是富士公司生产的IGBT驱动模块．是一 种比较典型的驱动电路，其电路原理图见图l。 1．1 EXB84l工作原理 1．1．1 正常导通状态 IoJ (2)‘ 6舵6船 船4 I l I j I。富型n)( Jv， R7 3【。“ {∽) V∞’ C 口 VSI V3广匕卜一 1日V5(西施(C tJ r 一’n n (1)I f- l RI 8 ■ VI 厂 r52肺 j 《’4 - -c5 y -C2 l3+F。刑‘ ·clk I 当14和15脚有10mA电流流过时，光耦TLP550导通，A 点变为低电平，晶体管V1、V2截止；D点为高电平，晶体管V4 导通，V5截止。3脚输出高电平使IGBT在l岫后导通，B点上 升到击穿稳压管VSI(VSI击穿电压为13 V)的时间约为 2．54岬，而此时IGBT已导通，其通态压降为3V左右。由于稳 圈l EⅪB褂l电路原理图 压管VS2提供的反向栅压为5 V，所以C点电位被箝制在8．6 V左右(相对于9脚0 V)，不会击穿VSl，V3截止．E点为高电 平，二极管VD6截止．不影响V4、V5正常工作。 1．1．2正常关断过程 当14、15脚无电流流过。V1、V2导通，D点变为低电平，V5 导通，V4截止。3脚电位迅速下降至O V(相对于EXB84l的l 脚低5 V)使IGBT可靠关断；V1导通使口、C点变为低电平， VSI不会被击穿，后续电路不动作．不影响正常关断。 作者简介：赵占西教授。主要从事食品加工机械、材料成型控制及表面工程技术的研究和教学工作。 200804 l机电一体化,18 万方数据 1．1．3保护动作过程 当IGBT导通时因承受过电流而退饱和时，％迅速上升使 二极管VD7截止，6脚悬空．B、C点由8 V上升到13 V。击穿 VSI，C3充电至V3开启阀值后V3导通。这整个过程大概需要 3．5灿。3．5炉后，如果过流仍然存在，这时C4通过尺7、V3放 电。C4不会放电到O V，而是会有约为3．6 V的最低值。E点由 13 V下降到3．6 V的时间约为8．3邺，此时，慢关断结束。IGBT 栅极所受的电压为O V。这种状态一直持续到控制信号使光耦 截止．IGBT栅压由0 V迅速降到～5 V．IGBT完全关断。 1．2 EXB841的改进用法 通过上文分析，EXB84l存在以下几点不足之处： (a)内部稳压管VS2容易损坏当IGBT由关断到开通的 瞬间，IGBT栅射极等效电容C矗上有一5 V的初始值。在输出正 向栅压瞬问，+20 V驱动电源经VT4、R“％、VS2回路对％充 电。经计算，Rc=20 Q时，该正向峰值电流约为lA，根据稳压 管和电容的伏安特性，该电流几乎全部流过VS2：因此VS2最 大瞬时功耗将近5 W。远大于其额定功耗．当EXB841工作在 较高频率时极易损坏。 (b)软关断不可靠上文已分析了从发生过流到开始保护 有大约3．5雌的延迟时间，如果特定情况下脉宽小于这一 时间．驱动电路将无法进行过流保护；同时软关断时间过 长，大约需要8