IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的選擇及驅(qū)動(dòng)電阻的選擇 IGBT 驅(qū)動(dòng)電路的選擇 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT) 在今天的電力電子領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際使用 中除 IGBT 自身外，IGBT 驅(qū)動(dòng)器的作用對(duì)整個(gè)換流系統(tǒng)來(lái) 說(shuō)同樣至關(guān)重要。驅(qū)動(dòng)器的選擇及輸出功率的計(jì)算決定了換 流系統(tǒng)的可靠性。驅(qū)動(dòng)器功率不足或選擇錯(cuò)誤可能會(huì)直接導(dǎo) 致 IGBT 和驅(qū)動(dòng)器損壞。以下總結(jié)了一些關(guān)于 IGBT 驅(qū)動(dòng)器 輸出性能的計(jì)算方法以供選型時(shí)參考。 IGBT 的開(kāi)關(guān)特 性主要取決于 IGBT 的門(mén)極電荷及內(nèi)部和外部的電阻。圖 1 是 IGBT 門(mén)極電容分布示意圖，其中 CGE 是柵極-發(fā)射極電 容、CCE 是集電極-發(fā)射極電容、CGC 是柵極-集電極電容 或稱(chēng)米勒電容（Miller Capacitor）。門(mén)極輸入電容 Cies 由 CGE 和 CGC 來(lái)表示，它是計(jì)算 IGBT 驅(qū)動(dòng)器電路所需輸 出功率的關(guān)鍵參數(shù)。該電容幾乎不受溫度影響，但與 IGBT 集電極-發(fā)射極電壓 VCE 的電壓有密切聯(lián)系。在 IGBT 數(shù)據(jù) 手冊(cè)中給出的電容 Cies 的值，在實(shí)際電路應(yīng)用中不是一個(gè) 特別有用的參數(shù)，因?yàn)樗峭ㄟ^(guò)電橋測(cè)得的，在測(cè)量電路中， 加在集電極上 C 的電壓一般只有 25V(有些廠家為 10V)，在 這種測(cè)量條件下，所測(cè)得的結(jié)電容要比 VCE=600V 時(shí)要大 一些(如圖 2)。

由于門(mén)極的測(cè)量電壓太低(VGE=0V )而不是門(mén) 極的門(mén)檻電壓，在實(shí)際開(kāi)關(guān)中存在的米勒效應(yīng)（Miller 效應(yīng)） 在測(cè)量中也沒(méi)有被包括在內(nèi)，在實(shí)際使用中的門(mén)極電容 Cin 值要比 IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容 Cies 值大很多。因此， 在 IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的電容 Cies 值在實(shí)際應(yīng)用中僅僅只 能作為一個(gè)參考值使用。 確定 IGBT 的門(mén)極電荷 對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)說(shuō)， 最重要的參數(shù)是門(mén)極電荷 QG(門(mén)極電壓差時(shí)的 IGBT 門(mén)極 總電荷)，如果在 IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中能夠找到這個(gè)參數(shù)，那么 我們就可以運(yùn)用公式計(jì)算出： 圖一門(mén)極驅(qū)動(dòng)能量 E = QG ? UGE = QG ? [ VG(on) - VG(off) ] 門(mén)極驅(qū)動(dòng)功率 PG = E ? fSW = QG ? [ VG(on) - VG(off) ] ? fSW 驅(qū)動(dòng)器總 功率 P = PG + PS（驅(qū)動(dòng)器的功耗） 平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG ? fSW 最高開(kāi)關(guān)頻率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC) 峰值電流 IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min 其中 的 RG min = RG extern + RG intern fsw max. : 最高 開(kāi)關(guān)頻率 IoutAV : 單路的平均電流 QG : 門(mén)極電壓差時(shí)的 IGBT 門(mén)極總電荷 RG extern : IGBT 外部的門(mén)極電阻 RG intern : IGBT 芯片內(nèi)部的門(mén)極電阻但是實(shí)際上在很多情況 下，數(shù)據(jù)手冊(cè)中這個(gè)門(mén)極電荷參數(shù)沒(méi)有給出，門(mén)極電壓在上 升過(guò)程中的充電過(guò)程也沒(méi)有描述。

圖 2 這時(shí)候最好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) 所給出的測(cè)試方法測(cè)量出開(kāi)通能量 E，然后再 計(jì)算出 QG。 E = ∫IG ? ΔUGE ? dt = QG ? ΔUGE 這種方法雖然準(zhǔn)確但太繁瑣，一般情況下我們可以簡(jiǎn)單地利 用 IGBT 數(shù)據(jù)手 冊(cè)中所給出的輸入電容 Cies 值近似地 估算出門(mén)極電荷： 如果 IGBT 數(shù)據(jù)表給出的 Cies 的條 件為 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz，那么可以近似的認(rèn) 為 Cin=4.5Cies， 門(mén)極電荷 QG ≈ ΔUGE ? Cies ? 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] ? Cies ? 4.5 Cies : IGBT 的輸入電 容（Cies 可從 IGBT 手冊(cè)中找到） 如果 IGBT 數(shù)據(jù)表 給出的 Cies 的條件為 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz， 那么可以近似的認(rèn)為 Cin=2.2Cies，門(mén)極電荷 QG ≈ ΔUGE ? Cies ? 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] ? Cies ? 2.2 Cies : IGBT 的輸入電容（Cies 可從 IGBT 手冊(cè)中找到） 如果 IGBT 數(shù)據(jù)手冊(cè)中已經(jīng)給出了正象限的門(mén)極電荷曲線igbt驅(qū)動(dòng)電阻選擇， 那么只用 Cies 近似計(jì)算負(fù)象限的門(mén)極電荷會(huì)更接近實(shí)際值： 門(mén)極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE ? Cies ? 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] ? Cies ? 4.5 -- 適用于 Cies 的測(cè)試條件 為 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的 IGBT 門(mén)極電 荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE ? Cies ? 2.2 = QG(on) + [ 0 VG(off) ] ? Cies ? 2.2 -- 適用于 Cies 的測(cè)試條件為 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的 IGBT 當(dāng)為各個(gè) 應(yīng)用選擇 IGBT 驅(qū)動(dòng)器時(shí)，必須考慮下列細(xì)節(jié)： ? 驅(qū)動(dòng) 器必須能夠提供所需的門(mén)極平均電流 IoutAV 及門(mén)極驅(qū)動(dòng)功 率 PG。驅(qū)動(dòng)器的最大平均輸出電流必須大于計(jì)算值。 ? 驅(qū)動(dòng)器的輸出峰值電流 IoutPEAK 必須大于等于計(jì)算得到 的最大峰值電流。 ? 驅(qū)動(dòng)器的最大輸出門(mén)極電容量必 須能夠提供所需的門(mén)極電荷以對(duì) IGBT 的門(mén)極充放電。在 POWER-SEM 驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)表中igbt驅(qū)動(dòng)電阻選擇，給出了每脈沖的最大輸 出電荷，該值在選

文章由啟和科技編輯