IGBT 驅(qū)動(dòng)器中柵極電阻 Rg 的作用及選取方法 一、 柵極電阻 Rg 的作用 1、 消除柵極振蕩 絕緣柵器件(IGBT、 MOSFET)的柵射(或柵源) 極之間是容性結(jié)構(gòu), 柵極回路的寄生電感又是不可避免的,如果沒有柵極電阻igbt驅(qū)動(dòng)電阻選擇,那柵極回路在驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)脈沖的激勵(lì)下要產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩igbt驅(qū)動(dòng)電阻選擇, 因此必須串聯(lián)一個(gè)電阻加以迅速衰減。 2、 轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)器的功率損耗 電容電感都是無(wú)功元件, 如果沒有柵極電阻, 驅(qū)動(dòng)功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的輸出管上, 使其溫度上升很多。 3、 調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件的通斷速度 柵極電阻小, 開關(guān)器件通斷快, 開關(guān)損耗小; 反之則慢, 同時(shí)開關(guān)損耗大。 但驅(qū)動(dòng)速度過(guò)快將使開關(guān)器件的電壓和電流變化率大大提高, 從而產(chǎn)生較大的干擾, 嚴(yán)重的將使整個(gè)裝置無(wú)法工作, 因此必須統(tǒng)籌兼顧。 二、 柵極電阻的選取 1、 柵極電阻阻值的確定 各種不同的考慮下, 柵極電阻的選取會(huì)有很大的差異。 初試可如下選?。? IGBT 額定電流(A) 50 100 200 300 600 800 1000 1500 Rg 阻值范圍(?) 10~20 5.6~10 3.9~7.5 3~5.6 1.6~3 1.3~2.2 1~2 0.8~1.5 不同品牌的 IGBT 模塊可能有各自的特定要求, 可在其參數(shù)手冊(cè)的推薦值附近調(diào)試。
2、 柵極電阻功率的確定 柵極電阻的功率由 IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)的功率決定, 一般來(lái)說(shuō)柵極電阻的總功率應(yīng)至少是柵極驅(qū)動(dòng)功率的 2 倍。 IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)功率 P=FUQ, 其中: F 為工作頻率; U 為驅(qū)動(dòng)輸出電壓的峰峰值; Q 為柵極電荷, 可參考 IGBT 模塊參數(shù)手冊(cè)。 例如, 常見 IGBT 驅(qū)動(dòng)器(如 TX-KA101)輸出正電壓 15V, 負(fù)電壓-9V,則 U=24V, 假設(shè) F=10KHz, Q=2.8uC 可計(jì)算出 P=0.67w , 柵極電阻應(yīng)選取 2W 電阻, 或 2 個(gè) 1W 電阻并聯(lián)。 三、 設(shè)置柵極電阻的其他注意事項(xiàng) 1、 盡量減小柵極回路的電感阻抗, 具體的措施有: a) 驅(qū)動(dòng)器靠近 IGBT 減小引線長(zhǎng)度; b) 驅(qū)動(dòng)的柵射極引線絞合, 并且不要用過(guò)粗的線; c) 線路板上的 2 根驅(qū)動(dòng)線的距離盡量靠近; d) 柵極電阻使用無(wú)感電阻; e) 如果是有感電阻, 可以用幾個(gè)并聯(lián)以減小電感。 2、 IGBT 開通和關(guān)斷選取不同的柵極電阻 通常為達(dá)到更好的驅(qū)動(dòng)效果, IGBT 開通和關(guān)斷可以采取不同的驅(qū)動(dòng)速度, 分別選取 Rgon 和 Rgoff(也稱 Rg+ 和 Rg- ) 往往是很必要的。
IGBT 驅(qū)動(dòng)器有些是開通和關(guān)斷分別輸出控制, 如落木源TX-KA101、 TX-KA102 等, 只要分別接上 Rgon 和 Rgoff就可以了。 有些驅(qū)動(dòng)器只有一個(gè)輸出端, 如落木源 TX-K841L、 TX-KA962F,這就要在原來(lái)的 Rg 上再并聯(lián)一個(gè)電阻和二極管的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò), 用以調(diào)節(jié) 2 個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)速度。 3、 在 IGBT 的柵射極間接上 Rge=10-100K 電阻, 防止在未接驅(qū)動(dòng)引線的情況下, 偶然加主電高壓, 通過(guò)米勒電容燒毀 IGBT。 落木源驅(qū)動(dòng)板常見型號(hào)上(如: TX-DA962Dx、 TX-DA102Dx)已經(jīng)有 Rge 了 ,但考慮到上述因素, 用戶最好再在 IGBT 的柵射極或 MOSFET 柵源間加裝 Rge。
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