1. EXB840主要性能
(1)工作频率可达40kHz.
(2)内部设置了一个具有2500VAC/min高隔离度的光耦合器。
(3)采用单电源供电方式。
(4)内部设置有过流保护电路，并具有过流保护功能。
(5)外形封装设计成具有高密度安装的SIL型封装。
2. EXB840技术参数
(1)重要参数的极限值。EXB840的重要参数的极限值见表1。
表1 EXB840的重要参数的极限值
电参数表示符号条件额定值单位
电源电压极限值VCC-25V
光电耦合器输入电流IIN-10mA
正向偏置输出电流Ig1PW=2μs,占空比为0.05或更小1.5A
反向偏置输出电流Ig2PW=2μs,占空比为0.05或更小1.5A
输入/输出隔离电压VISO交流50/60Hz，1min2500V
工作表面温度Tc--10~85℃
存储温度Tstg--25~125℃
(2)厂家推荐条件。EXB840的厂家推荐条件见表2。表2 EXB840的厂家推荐条件
项目表示符号推荐工作条件单位
输入电源电压VCC20±1V
光电耦合输入电流Iin10mA
(3)应用范围。EXB840所对应IGBT的应用范围见表3。表3 EXB840所对应IGBT的应用范围
IGBT
驱动600V的IGBT驱动1200V的IGBT
150A400A75A300A
驱动芯片EXB840EXB841EXB840EXB840
(4)关键技术参数。EXB840的关键技术参数见表4。表4 EXB840的关键技术参数
参数符号测试条件最小值典型值最大值单位
导通时间tonVCC=20V,IF=5mA--1.5μs
关闭时间toffVCC=20V,IF=5mA--1.5μs
过流保护电压VocpVCC=20V,IF=5mA-7.5-V
过流保护延迟时间tocpVCC=20V,IF=5mA--10μs
延迟时间tALMVCC=20V,IF=5mA--1μs
反向偏置电源电压VRBVCC=20V-5-V
3. 管脚引线与外形封装
(1)管脚引线。EXB840的管脚引线功能简介见表5。表5 EXB840的管脚引线功能
编号管脚引线功能简介
1外接偏置电源的滤波电容端
2输入电源电压端(+20V)
3驱动器输出端。构成应用电路时该端通过一个限流电阻连接于外部IGBT的栅极
4用于连接外部电容，以防止过流保护电路误动作(绝大部分场合不需要电容)
5过流保护输出端
6集电极电压监视端
7,8,10,11空脚
9输入电源电压的接地端
14驱动信号的负向输出端
15驱动信号的正向输出端
(2)外形封装。EXB840的外形封装如图1所示。
图1 EXB840的外形封装
4. 内部原理框图
EXB840的内部原理框图如图2所示。
图2 EXB840的内部原理框图
5. 几个应注意的问题
(1)信号隔离电路。具有高隔离电压的光耦合器用作信号隔离，因此该混合驱动芯片能被用在以480Vac为动力的设备上。因为驱动电路信号的延迟时间主要是依赖于光电耦合器的特性，所以按照混合驱动芯片的规格来选择高速或通用光耦合器。
(2)过流检测。IGBT仅能抵抗10μs的短路过流时间，所以必须采用反应速度快于10μs的保护电路来进行过流保护。此混合驱动芯片内部集成了一个过流保护电路。按照栅极驱动信号与集电极电压信号之间的对应关系进行过流检测，栅极驱动信号与集电极电压信号之间的对应关系见表6。过流检测的原理电路如图3所示，当集电极电压为高电平时，虽然加入的栅极驱动信号高电平开启信号，但是也同样认为存在过流现象。表6 栅极驱动信号与集电极电压信号之间的对应关系
栅极驱动信号(VB)集电极高电平(VCE)集电极低电平(VCE)
高电平正常过流
低电平-正常
(3)低速过流关断电路。作为对过流现象的响应，芯片内部所设计的低速关断电路将低速关断IGBT。当出现过流现象时，低速过流关断电路若以正常响应速度关断IGBT的工作，集电极产生的电压尖脉冲就足以损坏IGBT。而低速切断电路所具有的常态快速截止功能将会保护IGBT不被损坏(低速切断电路对于≤10μs期间的过流信号不动作)。其慢速过流关断与常态过流截止波形如图4所示。
图3 过流检测的原理电路图4 慢速过流关断与常态过流截止波形
(4)栅极关断电源。IGBT复合功率模块的驱动输入电路与MOSFET的输入驱动电路完全相同。因此驱动工作时需要一个15V驱动栅极导通的阀门电压，以获得一个较低开启电压和一个-5V栅极关断电压，以防止关断状态时的不稳定状态。EXB840的内部所设置的栅极关断电源电路如图5所示，该电路可以从20V的供电电源上产生一个恒定电压，以实现IGBT复合功率模块的可靠关断，因此不要再外加电压到芯片的第1脚。
(5)输入电路与输出电路分开。在构成应用电路时，PCB电路的设计过程中输入电路(光电耦合器)的引线一定要远离输出电路的引线，以保证具有适当的绝缘强度和较高的噪声阻抗。引线应按图6所示的方法来布线。
图5 EXB840的内部所设置的栅极关断电源电路图6 EXB840的引线布局图
(6)在厂家推荐的工作条件下使用。为了使EXB840芯片能够很好地驱动IGBT复合功率模块工作，除了应该遵照厂家推荐的工作条件以外，还应该注意以下几个方面的问题：
1)IGBT复合功率模块的栅极驱动电压不能过高也不能过低。驱动信号过高将会导致IGBT复合功率模块的损坏，而驱动信号过低将会导致IGBT复合功率模块不能饱和导通，使其导通功耗增大，最后也会造成IGBT复合功率模块的损坏。
2)输入电流不能过大也不能过小。输入电流过大将会增加驱动电路的信号延迟时间，而输入电流过小或不足将会使驱动电路的工作状态不稳定。
3)栅极串联电阻不能过小。不足的栅极串联电阻将会增加IGBT复合功率模块和稳流二极管的开关噪声。
6. 典型应用电路
EXB840的典型应用电路。EXB840是一种混合型IC，它能够驱动高达150A、600V的IGBT复合功率模块和高达75A、1200V的IGBT复合功率模块。因为驱动电路对驱动信号的延迟时间≤1μs，所以此混合型IC特别适合工作于高约40kHz的开关频率。使用该混合型IC构成的应用电路如图7所示。在构成应用电路时除了应注意以上所讲的几点以外，还应注意以下几点：
1)IGBT复合功率模块的栅射极驱动回路的引线除了交扭以外，其长度还必须小于1m。
图2-7EXB840的典型应用电路
2)当在IGBT复合功率模块的集电极产生了较大的电压尖脉冲噪声时，为了将其消除掉就必须增加IGBT复合功率模块的栅极串联电阻RG。
3)应用电路中33μF的电容器主要是用来吸收由于电源接线过长过细所导致的阻抗而引起的供电电压变化和波动，它不是输入电源滤波器的电容器。
4)在不同的开关频率下，当应用电路输出功率不同时所对应的栅极串联电阻RG和耗散电流ICC见表7，可供设计者参考。表7 当应用电路输出功率不同时所对应的栅极串联电阻RG和耗散电流ICC
IGBT600V10A15A30A50A70A100A150A
1200V-8A15A25A-50A75A
栅极串联电阻250Ω150Ω82Ω50Ω33Ω25Ω15Ω
耗散电流ICC5kHz17mA--17mA--19mA
10kHz--18mA--22mA
15kHz18mA--20mA--25mA
