塞米控應(yīng)用筆記 柵極電阻選擇原則與應(yīng)用

1、 應(yīng)用指南 版本號(hào)： 發(fā)布日期： 作者： 00 2007-11-12 Markus Hermwille 關(guān)鍵詞：IGBT 驅(qū)動(dòng)器，柵極電阻，選擇，設(shè)計(jì)，應(yīng)用 柵極電阻 選擇原則與應(yīng)用引言. 1 IGBT 開關(guān)特性. 2 續(xù)流二極管的開關(guān)特性. 4 驅(qū)動(dòng)輸出級(jí). 4 柵極電阻的計(jì)算. 5 最小柵極 阻抗 最大柵極峰值電流. 5 功率耗散. 6 峰值功率能力. 6 電阻類型. 7 設(shè)計(jì)和布局. 7 疑難解答. 8 符號(hào)和術(shù)語. 8 參考文獻(xiàn). 8本應(yīng)用指南提供有關(guān)使用柵極電阻（R G ）控制IGBT 開關(guān)的信息。所提供的信息僅包括提示并不包含完整的設(shè)計(jì)規(guī)則。信息并不全面，設(shè)計(jì)是否合適取決于用戶自己

2、。引言 功率半導(dǎo)體的開關(guān)特性受柵極電容的再充電控制。柵極電容的再充電可以通過柵極電阻控制。IGBT 的動(dòng)態(tài)性能可通過柵極電阻值來調(diào)整。通過使用典型的+15V控制電壓（V G(on）控制IGBT 導(dǎo)通，典型的負(fù)輸出電壓-5 -8-15V 控制IGBT 關(guān)斷。 柵極電阻影響IGBT 的開關(guān)時(shí)間、開關(guān)損耗、反向偏置安全運(yùn)行區(qū)域（RBSOA ）、短路電流安全運(yùn)行區(qū)域（SCSOA ）、EMI 、dv/dt、di/dt和續(xù)流二極管的反向恢復(fù)電流。柵極電阻必須按照各個(gè)應(yīng)用參數(shù)仔細(xì)選擇和優(yōu)化，如： IGBT 技術(shù)、二極管、開關(guān)頻率、損耗、應(yīng)用布局、電感/雜散電感、直流環(huán)節(jié)電壓和驅(qū)動(dòng)能力。應(yīng)用的完整設(shè)計(jì)必須作為

3、一個(gè)整體來看，并要適當(dāng)考慮到上面所提到的參數(shù)。整個(gè)應(yīng)用中各參數(shù)間的相互影響必須被評(píng)估和調(diào)和。受阻抗控制 應(yīng)用指南IGBT 開關(guān)特性每個(gè)IGBT 開關(guān)特性的設(shè)定可受外部電阻R G 的影響。由于IGBT 的輸入電容在開關(guān)期間是變化的，必須被充放電，柵極電阻由通過限制導(dǎo)通和關(guān)斷期間柵極電流（I G ）脈沖的幅值需要多長時(shí)間來決定。導(dǎo)通柵極電流關(guān)閉柵極電流 AN-7003 根據(jù)半橋配置中上臂IGBT （上部）和下管IGBT （下部）間的互鎖/死區(qū)時(shí)間，柵極電阻對(duì)延遲時(shí)間的影響要加以考慮。大的R G(off增加IGBT 的下降時(shí)間，這就是為什么實(shí)際的死區(qū)時(shí)間可能超過最小死區(qū)時(shí)間，這會(huì)帶來更多的直通趨勢。

4、 快速的導(dǎo)通和關(guān)斷會(huì)分別帶來較高的dv/dt和di/dt，因此會(huì)產(chǎn)生更多的電磁輻射（ EMI ），從而可能在應(yīng)用中引起電路故障。下表顯示不同的柵極電阻值對(duì)di/dt的影響。 下表概況了柵極電阻值的改變所帶來的IGBT 開關(guān)特性的變化。變化率 / 特性R G R G t on t off E on E off導(dǎo)通峰值電流 關(guān)斷尖峰電流二極管 dv/dt di/dt 電壓尖峰 EMI 噪聲 應(yīng)用指南續(xù)流二極管的續(xù)流二極管的開關(guān)特性開關(guān)特性續(xù)流二極管的開關(guān)特性也受柵極電阻的影響，并限制柵極阻抗的最小值。這意味著IGBT 的導(dǎo)通開關(guān)速度只能提高到一個(gè)與所用續(xù)流二極管反向恢復(fù)特性相兼容的水平。柵極電阻的減小不僅增大了IGBT 的過電壓應(yīng)力，而且由于di C /dt的增大，也增大了續(xù)流二極管的過壓極限。 下圖給出了續(xù)流二極管反向恢復(fù)電流I RRM 對(duì)di F /dt的典型依賴關(guān)系。di F /dt由給定的IGBT 柵極電阻R G(on決定。反向恢復(fù)電流隨換流速度di F /dt增大。I RRM 的增大也會(huì)造成較高的續(xù)流二極管