关于IGBT驱动的几个基本问题.pdf

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1、关于IGBT驱动的几个基本问题内容¢门极电压-开通电压：对饱和电压和短路电流的影响-关断电压：对关断和损耗的影响¢门极电阻-对开关能耗和开关特性的影响-选择和配置的注意事项¢驱动与保护-线路设计的几个原则-门极箝位，有源米勒箝位（ActiveMillerClamping）-有源箝位（ActiveClamping），动态电压上升控制（DVRC）-短路保护：Vce检测，软关断，两电平关断¢对目前驱动器产品的评价（仅供参考）Page2门极电压：开通电压+VgeTvj=125°C对饱和电压的影响VgeÇ，VcesatÈ注意：Vge规格-最大允许值±20VTvj=125

2、°C对短路电流的影响VgeÇ，IscÇ（tscÈ）Page3门极电压：关断电压-Vge或0V¢用-Vge（-5V…-15V)使IGBT关断更可靠，有利于防止误开通。¢用0V关断，可考虑采用有源米勒箝位使关断更可靠（见后页“驱动与保护”）。¢用0V…+15V开关时，门极电荷较小(以600VIGBT3为例，米勒电容对门极的影响（半桥中另一IGBT开通时）Qg为-15V…+15V时的40%），门极驱动电流较小。¢用0V关断时，toff和Eoff较大（以600VIGBT3为例：toff为-15V时的2-3倍，Eoff比-15V时增加约10%）。注意：Vge规格-最大允

3、许值±20V寄生电感对门极的影响（半桥中另一IGBT开通时）Page4门极电阻¢Rg对开通影响大，表现在以下几个方面：-开通能耗（Eon）Rg较小-IGBT的电流尖峰（续流二极管的反向恢复电流）-dv/dt¢Rg对关断影响不明显，表现在以下几个方面：-关断能耗（Eoff）-di/dt（主要由芯片技术决定，Rg很大时才有影响）开通波形-dv/dt¢Rg对开通和关断延时都有影响Rg中等Eon，Eoff关断波形Rg较大Page5门极电阻¢Rg下限：规格书中的测试条件Vcc¢Rg上限：IGBT损耗/发热，死区时间¢功率计算（假设驱动功耗都消耗在DriverRg上）：P

4、g=∆Vge×Qg×fsw×2其中：∆Vge=Vcc-VssVss/0VQg=∆Vge/30×QG0VQG：见规格书（-15V…+15V）fsw：开关频率¢IGBT并联时，建议每个IGBT一个Rg（共用一个驱动器），以减小IGBT内置门极电阻值误差对开关一致性的影响。Page6门极电阻Rg选择方式（仅供参考）15VRR¢首先确定驱动器型号，以获取驱动器输出峰值电流。PWMg_extg_intRo注意：规格书中的参数是基于较理想驱动器的测试结果（驱动器输出等效电阻可近似为0），且驱动电压为-15V…+15V。Vss¢选择方式一：考虑驱动器输出能力（假设输出峰值电

5、流为输出“短路”电流）15−Vss15−Vss≤I=R≥−Romaxg_extg_intR+R+RRIog_extg_int0omax¢选择方式二：考虑下限，即对IGBT和续流二极管的冲击15−Vss15−(−15)(15−Vss)×(Rg_datasheet+Rg_int)≤R≥−R−Rg_extg_intoRo+Rg_ext+Rg_intRg_datasheet+Rg_int30¢如有可能，确定所选Rg值是否满足驱动器温度要求。¢通过测试最终确定合适的Rg值。Page7驱动与保护线路设计和布局的几个原则：¢驱动电路与IGBT门极的距离越短越好¢驱动电路与I

6、GBT模块必须用导线连接时，导线越粗越好（双绞线）¢IGBT的G和E之间必须跨接电阻（10KΩ左右）¢RGE和门极箝位元件尽可能直接放置在IGBT模块上¢优化驱动电路在PCB上的布局Page8驱动与保护：箝位，DVRC¢门极箝位：用肖特基二极管和电源电压将Vge限在15V，限制短路电流。¢有源米勒箝位：利用附加晶体管的导通吸收由米勒电容和dv/dt产生的门极电流，保证0V关断的可靠性。¢有源箝位：检测Vce，延缓IGBT关断，限制di/dt和电压尖峰。门极箝位有源米勒箝位¢DVRC：检测dv/dt，延缓IGBT的关断，限制di/dt和电压尖峰。D2CDIF10

7、0pFUDVRCIR1UTt1ICt1URAVC2TC47Ω21D3D1+16VIR3DZ1IAVCDVRC36ΩTR3RAVCGT5PWMR2Ω4T4UFZ2400R17KE3FF1200R12KE3τt-16V有源箝位（ActiveClamping）动态电压上升控制（DVRC）Page9驱动与保护：短路保护¢Vce检测：-适用于直通短路等“硬”短路（低寄生电感回路）的保护-不适合用于过流保护-注意De-sat二极管的选择关断危险区!-消隐电容的选择受电流源误差影响电流Ic电压Vce电压Vce电流Ic短路过流短路¢软关断：在检测到短路后，驱动器输出较高阻抗，

8、等效于很大的门极电阻值，限制di/dt