IGBT門極驅(qū)動(dòng)要求

IGBT門極驅(qū)動(dòng)要求1.柵極驅(qū)動(dòng)電壓

因IGBT柵極-放射極阻抗大，故可使用MOSFET驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但I(xiàn)GBT的輸入電容較MOSFET大，所以IGBT的驅(qū)動(dòng)偏壓應(yīng)比MOSFET驅(qū)動(dòng)所需偏壓強(qiáng)。圖1是一個(gè)典型的例子。在+20℃狀況下，實(shí)測(cè)60A，1200V以下的IGBT開通電壓閥值為5～6V，在實(shí)際使用時(shí)，為獲得最小導(dǎo)通壓降，應(yīng)選取Ugc≥(1.5～3)Uge(th)，當(dāng)Uge增加時(shí)，導(dǎo)通時(shí)集射電壓Uce將減小，開通損耗隨之減小，但在負(fù)載短路過程中Uge增加，集電極電流Ic也將隨之增加，使得IGBT能承受短路損壞的脈寬變窄，因此Ugc的選擇不應(yīng)太大，這足以使IGBT完全飽和，同時(shí)也限制了短路電流及其所帶來的應(yīng)力(在具有短路工作過程的設(shè)備中，如在電機(jī)中使用IGBT時(shí)，+Uge在滿意要求的狀況下盡量選取最小值，以提高其耐短路力量)。

2.對(duì)電源的要求

對(duì)于全橋或半橋電路來說，上下管的驅(qū)動(dòng)電源要相互隔離，由于IGBT是電壓掌握器件，所需要的驅(qū)動(dòng)功率很小，主要是對(duì)其內(nèi)部幾百至幾千皮法的輸入電容的充放電，要求能供應(yīng)較大的瞬時(shí)電流，要使IGBT快速關(guān)斷，應(yīng)盡量減小電源的內(nèi)阻，并且為防止IGBT關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的du/dt誤使IGBT導(dǎo)通，應(yīng)加上一個(gè)-5V的關(guān)柵電壓，以確保其完全牢靠的關(guān)斷(過大的反向電壓會(huì)造成IGBT柵射反向擊穿，一般為-2～10V之間)。

3.對(duì)驅(qū)動(dòng)波形的要求

從減小損耗角度講，門極驅(qū)動(dòng)電壓脈沖的上升沿和下降沿要盡量陡峭，前沿很陡的門極電壓使IGBT快速開通，達(dá)到飽和的時(shí)間很短，因此可以降低開通損耗，同理，在IGBT關(guān)斷時(shí)，陡峭的下降沿可以縮短關(guān)斷時(shí)間，從而減小了關(guān)斷損耗，發(fā)熱量降低。但在實(shí)際使用中，過快的開通和關(guān)斷在大電感負(fù)載狀況下反而是不利的。由于在這種狀況下，IGBT過快的開通與關(guān)斷將在電路中產(chǎn)生頻率很高、幅值很大、脈寬很窄的尖峰電壓Ldi/dt，并且這種尖峰很難被汲取掉。此電壓有可能會(huì)造成IGBT或其他元器件被過壓擊穿而損壞。所以在選擇驅(qū)動(dòng)波形的上升和下降速度時(shí)，應(yīng)依據(jù)電路中元件的耐壓力量及du/dt汲取電路性能綜合考慮。

4.對(duì)驅(qū)動(dòng)功率的要求

由于IGBT的開關(guān)過程需要消耗肯定的電源功率，最小峰值電流可由下式求出：

IGP=△Uge/RG+Rg;

式中△Uge=+Uge+|Uge|;RG是IGBT內(nèi)部電阻;Rg是柵極電阻。

驅(qū)動(dòng)電源的平均功率為：

PAV=Cge△Uge2f,

式中.f為開關(guān)頻率;Cge為柵極電容。

5.柵極電阻

為轉(zhuǎn)變掌握脈沖的前后沿陡度和防止震蕩，減小IGBT集電極的電壓尖峰，應(yīng)在IGBT柵極串上合適的電阻Rg。當(dāng)Rg增大時(shí)，IGBT導(dǎo)通時(shí)間延長，損耗發(fā)熱加劇;Rg減小時(shí)，di/dt增高，可能產(chǎn)生誤導(dǎo)通，使IGBT損壞。應(yīng)依據(jù)IGBT的電流容量和電壓額定值以及開關(guān)頻率來選取Rg的數(shù)值。通常在幾歐至幾十歐之間(在詳細(xì)應(yīng)用中，還應(yīng)依據(jù)實(shí)際狀況予以適當(dāng)調(diào)整)。另外為防止門極開路或門極損壞時(shí)主電路加電損壞IGBT，建議在柵射間加入一電阻Rge，阻值為10kΩ左右。

6.柵極布線要求

合理的柵極布線對(duì)防止?jié)撛谡鹗?，減小噪聲干擾，愛護(hù)IGBT正常工作有很大關(guān)心。

a.布線時(shí)須將驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)和lGBT之間的寄生電感減至最低(把驅(qū)動(dòng)回路包圍的面積減到最小);

b.正確放置柵極驅(qū)動(dòng)板或屏蔽驅(qū)動(dòng)電路，防止功率電路和掌握電路之間的耦合;

c.應(yīng)使用幫助放射極端子連接驅(qū)動(dòng)電路;

d.驅(qū)動(dòng)電路輸出不能和IGBT柵極直接相連時(shí)，應(yīng)使用雙絞線連接(2轉(zhuǎn)/cm);

e.柵極愛護(hù)，箝位元件要盡量靠近柵射極。

7.隔離問題

由于功率IGBT在電力電子設(shè)備