IGBT驱动电路参数计算详解
IGBT驱动电流及驱动功率的计算

IGBT驱动电流及驱动功率的计算IGBT驱动电路的设计包括上下桥绝缘水平的选择、驱动电压水平的确定、驱动芯片驱动功率的确定、短路保护电路等等。
今天我们重点讨论一下驱动电流以及功率的确定,也就是说如何确定一个驱动芯片电流能力是不是可以驱动一个特定型号的IGBT,如果不能驱动该如何增强驱动输出能力。
01、驱动芯片峰值电流的计算在选择IGBT驱动芯片时,很重要的一步就是计算IGBT所需要的最大驱动电流,在不考虑门极增加Cge电容的条件下,可以把IGBT驱动环节简化为一个RLC电路,如下图阴影部分所示。
求解这个电路可以得到峰值电路的关系式如下:I peak:驱动环节可以输出的最大电流ΔU ge:门极电源最大值减去最小值R G,ext:外部门极电阻值,R G,int为器件内部的电阻值从上面公式可以看出最大驱动电流取决于门极电压水平,以及门极电阻值,一旦这两个参数确定后,所需要的最大驱动电流基本确定。
当然,在一些设计中会选用不同的开通关断电阻,那么就需要分别计算开通关断需要的电流。
依据上述计算的开通关断电流值可以初步选择芯片的驱动电流,芯片数据手册给出的峰值不能小于计算得到的电流值,并且适当考虑工程余量。
02、推挽电路放大电路增加驱动电流如果驱动芯片的输出电流不能驱动特定IGBT的话,比较简单的方法是采用推挽电路进一步增强驱动芯片的峰值电流输出能力。
采用三极管放大是一种常用的方式,其计算步骤如下:(1)根据选择的驱动电压水平以及门极电阻计算得到需求的最大峰值电流I peak (2)选择合适耐压的PNP/NPN三极管组成推挽电路(3)查所选择的三极管数据手册中的电流传输系数h FE,计算得到三极管的基极电流(4)计算驱动芯片输出极的输出电阻上述步骤给出了BJT作为推挽放大电路时一般的步骤,需要着重考虑的是BJT的耐压以及基级电阻的匹配。
由于使用BJT做推挽放大设计设计比较简单,因此在设计中得到广泛的应用。
在大功率应用场合比较常用的BJT三极管型号有MJD44/45H11(80V)等。
igbt驱动电压和功率分别是多少

igbt 驱动电压和功率分别是多少
在此根据长期使用IGBT 的经验并参考有关文献对IGBT 驱动的电压
和功率做了一些总结,希望对广大网友能够提供帮助。
igbt 驱动工作原理
驱动器功率不足或选择错误可能会直接导致IGBT 和驱动器损坏。
以下总结了一些关于IGBT 驱动器输出性能的计算方法以供选型时参考。
igbt 驱动电路是驱动igbt 模块以能让其正常工作,并同时对其进行保护的电路。
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在今天的电力电子领域中已经得到广
泛的应用,在实际使用中除IGBT 自身外,IGBT 驱动器的作用对整个换流系统来说同样至关重要。
驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性。
因此,在IGBT 数据手册中给出的电容Cies 值在实际应用中仅仅只
能作为一个参考值使用。
IGBT驱动电阻计算详解

IGBT驱动电路参数计算详解电阻大功率IGBT 模块在使用中驱动器至关重要,本文介绍在特定应用条件下IGBT门极驱动性能参数的计算方法,经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准,得出的一些参数值可以作为选择一款合适IGBT驱动器的基本依据。
1 门极驱动的概念IGBT存在门极-发射极电容Cge,门极-集电极电容Cgc,我们将IGBT的门极等效电容定义为Cg,门极驱动回路的等效电路如下图所示:其本质是:一个脉冲电压源向RC电路进行充放电,对于这个电压源,有2个物理量我们需要关心,1.它的功率;2.它的峰值电流。
2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。
为了实现此功能,驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压VGE_on,或者是对门极进行放电至门极关断电压VGE_off。
门极电压的两种电平间的转换过程中,在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。
这个参数我们称为驱动功率PDRV。
驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。
驱动功率可以从门极电荷量QGate,开关频率fIN,以及驱动器实际输出电压摆幅ΔVGate 计算得出:P DRV = Q Gate * f IN * ΔV Gate (Eq. 1)备注:P DRV: 驱动器每通道输出功率;f IN: IGBT开关频率;Q Gate :IGBT门极电荷,可从规格书第一页查出,不同IGBT该数值不同;ΔV Gate:门极驱动电压摆幅,等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。
如果门极回路放置了一个电容CGE (辅助门极电容),那么驱动器也需要对该电容进行充放电,如图1 所示:图1.带外接阻容的门级驱动只要CGE 在一个周期内被完全的充放电,那么RGE 值并不影响所需驱动功率。
驱动功率可以从以下公式得出:P DRV = Q GATE * f IN *ΔV GATE + C GE * f IN*ΔV GATE2(Eq. 2)这个功率是每个IGBT 驱动时必须的,但门极的充放电是没有能量损失的,这个功率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。
IGBT驱动电路参数计算详解

IGBT驱动电路参数计算详解大功率IGBT 模块在使用中驱动器至关重要,本文介绍在特定应用条件下IGBT门极驱动性能参数的计算方法,经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准,得出的一些参数值可以作为选择一款合适IGBT驱动器的基本依据。
1 门极驱动的概念IGBT存在门极-发射极电容Cge,门极-集电极电容Cgc,我们将IGBT的门极等效电容定义为Cg,门极驱动回路的等效电路如下图所示:其本质是:一个脉冲电压源向RC电路进行充放电,对于这个电压源,有2个物理量我们需要关心,1.它的功率;2.它的峰值电流。
2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。
为了实现此功能,驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压VGE_on,或者是对门极进行放电至门极关断电压VGE_off。
门极电压的两种电平间的转换过程中,在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。
这个参数我们称为驱动功率PDRV。
驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。
驱动功率可以从门极电荷量QGate,开关频率fIN,以及驱动器实际输出电压摆幅ΔVGate 计算得出:P DRV = Q Gate * f IN * ΔV Gate (Eq. 1)备注:P DRV: 驱动器每通道输出功率;f IN: IGBT开关频率;Q Gate :IGBT门极电荷,可从规格书第一页查出,不同IGBT该数值不同;ΔV Gate:门极驱动电压摆幅,等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。
如果门极回路放置了一个电容CGE (辅助门极电容),那么驱动器也需要对该电容进行充放电,如图1 所示:图1.带外接阻容的门级驱动只要CGE 在一个周期内被完全的充放电,那么RGE 值并不影响所需驱动功率。
驱动功率可以从以下公式得出:P DRV = Q GATE * f IN *ΔV GATE + C GE * f IN*ΔV GATE2(Eq. 2)这个功率是每个IGBT 驱动时必须的,但门极的充放电是没有能量损失的,这个功率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。
如何计算IGBT的驱动功率?

如何计算IGBT的驱动功率?展开全文确定门极电荷Qg和门极电容对于设计一个驱动器来说,最重要的参数莫过于门极电荷Qg的大小,同时确定实际的门极输入电容Cies的大小,因为Datasheet中给到的输入电容大小一般是个参考值,确定实际门极输入电容是一重要意义的。
我们可以通过测量门极的充电过程来确定实际输入结电容Cin的大小。
首先,在负载端没有输出电压的情况下,我们可以进行下面这样的计算:门极电荷Qg=∫idt=C*ΔV确定了门极电荷Qg之后,我们可以通过门极充电过程中的门极电压上升过程,示波器可以测量出ΔV,那么利用公式可以计算出实际的门极输入电容Cin=Qg/ΔV这里的测得的实际输入结电容Cin在我们的设计中是具有很大意义的。
1.关于Ciss在IGBT的Datasheet中,我们经常会看到一个参数Ciss,在实际电路应用中,这个参数其实并不算一个很有用的参数,是因为它是通过电桥测得的,由于测量电压太小而不能达到门极的门槛电压,实际开关过程中的miller效应并没有能包涵在内。
在测量电路中,一个25V的电压加在集电极上,在这种测量方法下测得的结电容要比Vce=0的时候要小一些,因此,规格书中的Ciss这个参数一般用于IGBT相互做对比时使用。
一般我们使用下面的经验公式根据规格书的Ciss来计算输入电容Cin的大小Cin=5Ciss2.驱动功率的计算接下来让我们看看应该如何来计算驱动功率。
在输入结电容中存储的能量可以通过如下公式计算:W=1/2*Cin*ΔU?其中,ΔU是门极上上升的整个电压,比如在±15V的驱动电压下,ΔU就是30V。
在每个周期,门极被充电两次,一个IGBT所需的驱动功率我们可以按下式计算:P=f*Cin*ΔU?如果门极电荷先前通过测量得到了,那么P=f*Qg*ΔU这个功率是每个IGBT驱动时所必须的,但门极的充放电时基本没有能量损失的,这个功率实际上损失在驱动电阻和外部电路中。
IGBT 的驱动特性及功率计算

IGBT 的驱动特性及功率计算1 IGBT 的驱动特性1.1 驱动特性的主要影响因素IGBT的驱动条件与IGBT的特性密切相关。
设计栅极驱动电路时,应特别注意开通特性、负载短路能力和dv/dt 引起的误触发等问题。
栅极电压U ge增加(应注意U ge过高而损坏IGBT),则通态电压下降(E on也下降),如图1所示(此处以200A IGBT为例)。
由图1中可看出,若U ge固定不变时,导通电压将随集电极电流增大而增高,如图1a,电流容量将随结温升高而减少(NPT工艺正温度特性的体现)如图1b所示。
(a)Uge与Uce和Ic的关系(b)Uge与Ic和Tvj的关系图1 栅极电压U ge与U ce和T vj的关系栅极电压U ge直接影响IGBT 的可靠运行,栅极电压增高时有利于减小IGBT的开通损耗和导通损耗,但同时将使IGBT能承受的短路时间变短(10μs以下),使续流二极管反向恢复过电压增大,所以务必控制好栅极电压的变化范围,一般U ge可选择在-10~+15 V之间,关断电压-10 V,开通电压+15 V。
开关时U ge与I g的关系曲线见图2 a和图2 b所示。
(a)开通时 (b)关断时图2 开关时U ge与I c的关系曲线栅极电阻R g增加,将使IGBT的开通与关断时间增加,使开通与关断能耗均增加,但同时,可以使续流二极管的反恢复过电压减小,同时减少EMI的影响。
而门极电阻减少,则又使di/dt增大,可能引发IGBT误导通,但是,当R g减少时,可以使得IGBT关断时由du/dt 所带来误触发的可能性减小,同时也可以提高IGBT承受短路能量的能力,所以R g大小各有好坏,客户可根据自己设计特点选择。
图3为R g大小对开关特性的影响,损耗关系请参照图4所示。
图3 R g大小对开关特性的影响(di/dt 大小不同)图4 门极电阻R g与E on/E off由上述可得:IGBT 的特性随门极驱动条件的变化而变化,就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化一样。
IGBT 的驱动特性及功率计算

IGBT 的驱动特性及功率计算1 IGBT 的驱动特性1.1 驱动特性的主要影响因素IGBT的驱动条件与IGBT的特性密切相关。
设计栅极驱动电路时,应特别注意开通特性、负载短路能力和dv/dt 引起的误触发等问题。
栅极电压U ge增加(应注意U ge过高而损坏IGBT),则通态电压下降(E on也下降),如图1所示(此处以200A IGBT为例)。
由图1中可看出,若U ge固定不变时,导通电压将随集电极电流增大而增高,如图1a,电流容量将随结温升高而减少(NPT工艺正温度特性的体现)如图1b所示。
(a)Uge与Uce和Ic的关系(b)Uge与Ic和Tvj的关系图1 栅极电压U ge与U ce和T vj的关系栅极电压U ge直接影响IGBT 的可靠运行,栅极电压增高时有利于减小IGBT的开通损耗和导通损耗,但同时将使IGBT能承受的短路时间变短(10μs以下),使续流二极管反向恢复过电压增大,所以务必控制好栅极电压的变化范围,一般U ge可选择在-10~+15 V之间,关断电压-10 V,开通电压+15 V。
开关时U ge与I g的关系曲线见图2 a和图2 b所示。
(a)开通时 (b)关断时图2 开关时U ge与I c的关系曲线栅极电阻R g增加,将使IGBT的开通与关断时间增加,使开通与关断能耗均增加,但同时,可以使续流二极管的反恢复过电压减小,同时减少EMI的影响。
而门极电阻减少,则又使di/dt增大,可能引发IGBT误导通,但是,当R g减少时,可以使得IGBT关断时由du/dt 所带来误触发的可能性减小,同时也可以提高IGBT承受短路能量的能力,所以R g大小各有好坏,客户可根据自己设计特点选择。
图3为R g大小对开关特性的影响,损耗关系请参照图4所示。
图3 R g大小对开关特性的影响(di/dt 大小不同)图4 门极电阻R g与E on/E off由上述可得:IGBT 的特性随门极驱动条件的变化而变化,就象双极型晶体管的开关特性和安全工作区随基极驱动而变化一样。
IGBT的驱动特性及功率损耗计算

IGBT的驱动特性及功率损耗计算IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是一种常用的功率开关器件,广泛应用于电力电子领域。
IGBT的驱动特性和功率损耗计算是研究和设计IGBT电路时重要的考虑因素。
以下是对IGBT驱动特性和功率损耗计算的详细介绍。
一、IGBT的驱动特性1.输入阻抗:IGBT的输入阻抗较高,通常在几百欧姆到几兆欧姆之间,可以接受微弱的输入信号。
2.输入电容:IGBT的输入电容通常较大,约为几十皮法(pF),需要充放电过程来实现开关控制。
3.驱动电压:IGBT的驱动电压通常在12V至15V左右,在工作过程中,需要适当控制驱动电压的大小和时间,以保证其正常工作。
4.驱动电流:IGBT的驱动电流是驱动IGBT的关键参数,通常需要较大的驱动电流来保证IGBT的稳定工作。
5.驱动方式:常见的IGBT驱动方式有电流驱动和电压驱动两种。
电流驱动方式可以提供更好的保护性能和更高的驱动能力。
6.驱动信号:IGBT的驱动信号通常为脉宽调制(PWM)信号,通过控制脉宽来调节流过IGBT的电流,从而实现对电路的开关控制。
7.驱动时间:IGBT的驱动时间是指IGBT从关断到导通或从导通到关断的时间,通常需要较短的驱动时间来保证IGBT的快速开关。
IGBT在工作过程中会产生一定的功率损耗,包括导通损耗、关断损耗和开关损耗。
功率损耗的计算对于设计IGBT电路和散热系统非常重要。
1.导通损耗:IGBT在导通状态下会有一定的导通电压降和导通电流,导致功率损耗。
导通损耗可以通过以下公式计算:Pcon = Vce × Ic其中,Pcon为导通损耗,Vce为导通电压降,Ic为导通电流。
2.关断损耗:IGBT在关断过程中会有一定的关断电流和关断电压降,导致功率损耗。
关断损耗可以通过以下公式计算:Pdis = Vce × Ic × td其中,Pdis为关断损耗,Vce为关断电压降,Ic为关断电流,td为关断时间。
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IGBT驱动电路参数计算详解大功率IGBT 模块在使用中驱动器至关重要,本文介绍在特定应用条件下IGBT门极驱动性能参数的计算方法,经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准,得出的一些参数值可以作为选择一款合适IGBT驱动器的基本依据。
1 门极驱动的概念IGBT存在门极-发射极电容Cge,门极-集电极电容Cgc,我们将IGBT的门极等效电容定义为Cg,门极驱动回路的等效电路如下图所示:其本质是:一个脉冲电压源向RC电路进行充放电,对于这个电压源,有2个物理量我们需要关心,1.它的功率;2.它的峰值电流。
2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。
为了实现此功能,驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压VGE_on,或者是对门极进行放电至门极关断电压VGE_off。
门极电压的两种电平间的转换过程中,在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。
这个参数我们称为驱动功率PDRV。
驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。
驱动功率可以从门极电荷量QGate,开关频率fIN,以及驱动器实际输出电压摆幅ΔVGate 计算得出:P DRV = Q Gate * f IN * ΔV Gate (Eq. 1)备注:P DRV: 驱动器每通道输出功率;f IN: IGBT开关频率;Q Gate :IGBT门极电荷,可从规格书第一页查出,不同IGBT该数值不同;ΔV Gate:门极驱动电压摆幅,等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。
如果门极回路放置了一个电容CGE (辅助门极电容),那么驱动器也需要对该电容进行充放电,如图1 所示:图1.带外接阻容的门级驱动只要CGE 在一个周期内被完全的充放电,那么RGE 值并不影响所需驱动功率。
驱动功率可以从以下公式得出:P DRV = Q GATE * f IN *ΔV GATE + C GE * f IN*ΔV GATE2(Eq. 2)这个功率是每个IGBT 驱动时必须的,但门极的充放电是没有能量损失的,这个功率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。
注意:这个功率是表示在电路中实际需要的,而在驱动电路中的其它损耗(包括供电电源损耗)不包含在内。
驱动器中DC/DC 变换器的总输出功率在concept 公司智能驱动板说明书中被标明了,对于半桥电路驱动器,由于总变换器功率被标明了,因此总输出功率的一半即是每个通道的功率。
另外,还有一部分功率损失在驱动电路元件中。
总功率损耗通常是由一个静态的、固定的损耗加上最终驱动损耗组成。
Concept 驱动板静态损耗描述如下:IHD215/280/680 每个通道0.4WIHD580FX 每个通道0.8WIGD608/615AX 整个板0.5WIGD508/515EX(无光藕元件) 0.5W在IGD508/515 中,光藕的发送及接收所损失的功率应被计算在内。
光藕接收器所用的5V 电源是由外部16V 供电电源线性变换得来,这部分的损耗应该用+16V 乘以电流计算,而不是用+5V 计算。
每个通道的静态损耗也可通过测量得到,具体如下:断开输入侧的电压供应(DC/DC 变换器的逆流),16V 的电压直接加在Cs , COM 脚两端(等效副边电容)。
驱动板在静态时的消耗电流(没有输入脉冲时)同有脉冲工作时一样,能够直接从电路中的电流表读出。
以上公式是在门极驱动电流不发生谐振的条件下得出的。
只要这个开关过程是IGBT门极从完全打开到完全关断或者反过来,则驱动功率并不依赖于门极电阻及占空比的变化而变化。
接下来我们来看如何确定门极电荷量QGate。
3 门极电荷量QGate 绝不能从IGBT 或MOSFET 的输入电容Cies 计算得出。
Cies 仅仅是门极电荷量曲线在原点(VGE=0V)时的一阶近似值。
在IGBT 手册中的电容值Ciss,在实际电路应用中不是一个特别有用的参数,因为它是通过电桥测得的,由于测量电压太小而不能到达门极门槛电压,在实际开关中增加的内部回馈效应(Miller 效应)在测量中未被包括在内。
在测量电路中,一个25V 的电压加在集电极“C”上,在这种测量构架下,所测结电容要比Vce=0V 时要小一些。
因此,Ciss 仅仅只能在IGBT 互相作比较时使用。
我们在选择和设计IGBT 驱动器时经常会碰到一些问题和不确定因素。
部分原因是厂家对IGBT 描述的不够充分;另一方面是由于IGBT 手册中所给的输入结电容Ciss 值与在应用中的实际的输入结电容值相差甚远。
依据手册中的Ciss 值作设计,令许多开发人员走入歧途。
对于设计一个驱动器来讲,最重要的参数是门极电荷,在很多情况下,IGBT 数据手册中这个参数没有给出,另外,门极电压在上升过程中的充电过程也未被描述。
功率半导体的门极电荷量曲线是极其非线性的。
这就是为什么QGate 必须通过对门极电荷量曲线在VGE_off 到VGE_on 的区域内积分获得。
无论如何,门极的充电过程相对而言能够简单地通过测量得到。
因而要驱动一个IGBT,我们最好使用一个专用的驱动器。
除此之外,在设计中至少我们知道在应用中所需的门极电压(例如±15V)。
首先,在负载端没有输出电压的情况下,我们可以作如下计算。
门极电荷可以利用公式计算:Q=∫idt=CΔU确定了Q, 我们可以用示波器观测门极电压,同时电压的上升ΔU 在测量中也能在示波器上清楚的观测到。
(见下图2)利用公式CIN=Q/ΔU。
实际的输入电容能够通过计算得到。
尤其要注意的是,在应用中,实际的输入结电容CIN 在设计中是具有很大意义的。
Ciss 在折算中的经验公式对于SIEMENS 和EUPEC 的IGBT 而言,下面的经验公式经过验证是较为准确可信的。
CIN=5Ciss (Ciss 可从IGBT 手册中得到)如果QGate 在数据手册中已给出,在实际应用中一定要注意该参数给定的电压摆幅条件。
不同的电压摆幅条件下门极电荷量是不同的。
举个例子:如果VGE 从 0V 到 +15V 条件下的门极电荷量是QGate,那么没有办法很准确的得到VGE 从-10V 到+15V 条件下的门极电荷量。
在这样的情况下,如果没有电荷量图表(QGate vs. VGE),则实测电荷量QGate 是唯一的方法。
图2 显示的是一张典型的驱动器开通过程的波形图。
驱动器输出电流IOUT 正在对功率器件的门极进行充电。
因此,如图2 所示,输出电流曲线与时间轴围成的区域就是总的充电电荷量(见图4 所示的原理图)。
积分时间应宽到足以涵盖整个电压摆幅(参照输出:GH, GL) 。
积分时间包括驱动器输出电压至最终电压,或者是从驱动器开始输出电流至输出电流为零这段时间。
图2.用积分的方法来测量门极电荷量必须注意输出电流是否出现振荡。
在实际应用中,电荷量的测量值通常受电流振荡影响而变得不准确,其原因是过长的积分时间以及少量大数叠加而非大量小数叠加产生的不准确性。
因此,强烈建议使用驱动电流无振荡的设置来对门极电荷量进行测量。
驱动器输出电流振荡或可导致驱动器单元产生额外的功率损耗,这些损耗是由于钳位效应及输出级和控制回路的非线性产生的。
因此,驱动器最大可用功率通常是在输出电流不发生振荡的情况下得出的。
谐振门极驱动可以利用高频开关下的振荡现象来获得某种好处。
但这种驱动方法不在本应用指南讨论范围内。
4 峰值驱动电流公式驱动信号的上升沿及下降沿时刻,驱动器需要向门极电容充电及放电,需要送出峰值电流。
如下图,为IGBT导通过程中门极电流波形图。
门极驱动电路另一个重要的参数就是最大门极驱动电流IOUT,max。
门极电流由门极驱动电压和门极电阻决定,门极电阻由IGBT芯片或等于IGBT模块内置电阻,加上外置门极驱动电阻。
门极驱动电流IOUT,max 必须足够大以便在最大电压摆幅及最小门极电阻条件下提供足够的驱动电流。
其一阶最大值可以简写成:ÎOUT(1. Order)=△V/(Rinternal+Rexternal)ΔV为驱动电压摆幅,Rexternal为客户所选用的门极电阻,包括发射极回路中的电阻Rinternal为IGBT门极内阻,可从规格书查出,不同IGBT该数值不同。
若门极电流存在振荡现象,则建议在选择驱动器时,其峰值电流应满足IOUT,max>ÎOUT(1. Order)。
如果门极电流的振荡表现出低阻尼特性的话就必须引起注意。
此时,峰值电流电流会很大,且通常只能通过测量得到。
实践经验表明,在门极电流无振荡,且驱动电阻较小的情况下,电路中实际观察到的电流峰值低于ÎOUT(1. Order)的70%。
门极电流的减小是由于门极回路中的寄生电感导致的。
这个寄生电感在门极充电开始时限制电流的斜率。
因此,在门极回路电流无振荡出现的情况下,对于驱动小阻值门极电阻,我们只需根据如下要求选择驱动器,驱动器的门极电流至少需提供0.7 倍的衰减因子:在使用公式5 时,驱动器输出端的实际峰值电流需要进行实测以作确认。
举例:驱动器电压摆幅为25V(+15 / -10V),门极电阻为0.5Ω,IGBT 模块门极内阻为0.2Ω,则驱动器提供的最大峰值电流至少应为25A。
实际应用中的0.7 倍衰减因子的一个理论依据可以参照章节“最大驱动电流”。
5 输出电压摆幅的变化门极驱动器的输出电压摆幅在输出功率范围内会有轻微的变化。
这是因为驱动器高压隔离DC/DC 电源的外特性有些软所致。
最边界的计算值是通过最大电压摆幅得出的。
请在预期使用的功率范围内依据驱动器的数据手册得出电压摆幅,或者是在电路中进行实测。
严格来说,门极电荷量需在特定的门极电压摆幅下进行测量。
如果门极电荷量是在较大门极电压摆幅(在低频下)条件下得出,那么计算得出的驱动功率会比实际驱动功率大(在目标频率下)。
如果目标精度低于5%,实际上没有必要去考虑这个因素的影响。
6 最大运行温度除非另有说明,CONCEPT 驱动器在–40°C 到 85°C 的温度范围内能输出全功率。
如果没有关于降额说明,那么可以认为在全温度范围内都能输出全功率和额定电流。
温度等级是参考无强迫风冷,自然对流的环境温度而言。
即使是中级的强迫风冷(通过风扇形成环流)能够强烈地改善驱动器的热传导—提高驱动器的可靠性。
7 最大开关频率某些参数会影响最大可使用开关频率。
首先,前面章节所讨论得出的输出功率。
第二是门极电阻上的功耗变化。
门极电阻越大,在给定频率下驱动器推动级的功耗就越小。
第三是由于高开关频率而影响驱动器的温升。
图3 所示的是不同门极驱动电阻条件下,最大允许输出功率与开关频率的关系的曲线图。
该图只适用某个具体的驱动器,并不是通用的。
8 最大驱动电流实际应用中,驱动峰值电流的计算理论来源于以下问题:在没有振荡的情况下,门极回路中的实际峰值电流能达到多少?以下分析仅专注于门极电阻的变化而其他参数不变。