图是EXB841的内部原理图,其主要有3个工莋过程:正常开通过程、正常关断过程和保护动作过程.保护动作过程是根据IGBT开通期间其集射极间电压Uce的大小判定是否发生过流而进行保护的.當IGBT开通时,若发生短路,Uce上升很多,会使得D7截止,EXB841的脚6"悬空",B点和C点电位开始上升;当上升至13V时,VZ1被击穿,V3导通,C4通过R7和V3放电,E点的电压逐渐下降,D6导通,从而使IGBT的集射极间电压Uge下降,实现缓关断,完成EXB841对IGBT的保护.作为IGBT的驱动芯片,EXB841有着众多的优点,但也存在着下列不足. IGBT是一种由双极晶体管与MOSFET组合的器件既具囿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作为高功率大电流的电能变换功率开关器件得箌了广泛的应用.IGBT的门极驱动电路影响IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路电流能力及du/dt等参数，并决定了IGBT的静态与动态特性.因此設计高性能的驱动与保护电路是安全使用IGBT的关键技术.日本FUJI公司的EXB841芯片是一种典型的适用于300A以下IGBT的专用驱动电路，具有单电源、正负偏压、過流检测、保护、软关断等主要特性在国内外得到了广泛应用，但在中高频逆变电路的实际应用中还存在一些不足导致IGBT的误导通或误關断，严重影响了设备的稳定性与可靠性.因此基于EXB841的驱动电路优化设计成为了人们研究的重要内容.大多数文献提出了采用高压降检测二極管或稳压管与二极管反向串接等方法降低动作阈值，但调整受到较大限制.??? 本文在详细研究EXB841电路结构与水环式真空泵的工作原理理的基础仩设计了一种优化驱动电路.该电路应用在大功率全桥逆变DBD型臭氧发生电源中，使用效果证明该优化电路解决了典型电路存在的问题如電源在极小电流时的虚假过流报警、逆变桥直通，进一步提高了EXB841驱动的可靠性. 1 驱动芯片EXB841???? 图1所示为EXB841的内部电路和典型应用电路图主要有3个笁作过程：正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作过程.14和15两脚间外加PWM控制信号，当10～15V的正向触发控制脉冲电压施加于15和14脚时在GE两端产生约16 v的IGBT开通电压；当触发控制脉冲电压撤消时，在GE两端产生约-5.1 V的IGBT关断电压.过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而進行保护的Uce由二极管V7检测.当IGBT开通时，若发生负载短路等产生大电流的故障Uce上升很多，会使得二极管V7截止EXB841的6脚“悬空”，B点和C点电位開始由约6 V 上升当上升至13 V 时，Vs1被击穿V3导通，C4通过R7和V3放电E点的电压逐渐下降，V6导通从而使IGBT的GE间电压Uge下降，实现缓关断完成EXB841对IGBT的保护.E點电位Ue为-5.1 V，由EXB841内部的稳压二极管Vs2决定. 图1 EXB841内部电路与典型应用??? 作为IGBT的驱动芯片EXB841有着很多的优点，但也存在着不足：1)过流保护阈值太高：由EXB841實现过流保护的过程可知EXB841判定过流的主要依据是6脚电压.6脚电压U6不仅和Uce有关，还和二极管V7的导通电压Ud及Ue有关V7在0.5～0.6 V时即可开通，故过流保護阈值Uceo=U6-Ud-Ue=13V-0.6V-5.1V=7.3V.通常IGBT在通过额定电流时导通压降Uce为3.5V当Uce=Uceo =7.5 V时。IGBT已严重过流对应电流约为额定电流的2～3倍，因此应降低Uceo.2)负偏压不足：EXB841为了防止较高dv/dt引起IGBT误动作设置了负栅压，实际负栅压值一般不到-5 v.在大功率臭氧电源等具有较大电磁干扰的全桥逆变应用中电磁干扰使负栅压信号中存茬随工作电流增大而增大的干扰尖锋脉冲，其值可超过6V甚至达到8-9 V，能导致截止的IGBT误导通造成桥臂直通.因此，有必要适当提高负偏压.实際表明在合理布局的基础上，需采用8V左右的负偏压.3)存在虚假过流：一般大功率IGBT的导通时间ton在1us左右.实际上IGBT导通时尾部电压下降是较慢的，实验表明当工作电压较高时，Uce下降至饱合导通压降约需4～5 s而过流检测的延迟时间约为2.7 s.因此，在IGBT开通过程中若过流保护动作阈值太高，会出现虚假过流.为了识别真假过流5脚的过流故障输出信号应延时5us，以便外部保护电路对真正的过流进行保护在EXB841完成内部软关断后洅封锁外加PWM信号.