IGBT门极驱动设计内容规范.pdf

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1、January2010NorbertPluschke10011NorbertPluschke10012目录定义和分类IGBT的使用和门极电路设计各类型的驱动电路介绍IGBT过压的产生和抑制机理NorbertPluschke10013IGBT驱动的作用在电力电子装置中的一个重要组成部分,输入连接到控制电路的PWM信号输出端，输出连接到装置各IGBT的门极和发射极，将装置中的控制电路产生的数字PWM信号进行隔离传输和电平转换和功率放大,实现控制电路对IGBT进行开通和关断动作的控制，从而实现装置的功率变换功能。如果电力电子装置比作是一个人，控

2、制电路可以看作是大脑，功率电路看作是手和脚，驱动电路就是连接大脑和手脚之间的脊椎和神经。驱动电路设计的好坏可以影响整个装置的稳定和可靠性。NorbertPluschke10014我们应该使用什么样的驱动小功率的IGBT驱动220VAC----自举IGBT驱动,高频脉冲变压器,直流电压驱动400VAC----采用简单光藕的新型自举IGBT驱动器中等功率的IGBT驱动400VAC----采用自举供电的光藕690VAC----隔离的脉冲变压器以及复杂的IGBT驱动系统大功率IGBT驱动采用隔离变压器的IGBT驱动采用Vce饱和压降进行过流检测和

3、管理的IGBT驱动系统，包括软关断动作，以及分别采用不同的门极电阻进行开通和关断。NorbertPluschke10015如何安全地使用IGBT哪个门极驱动电路会适用于模块SKM400GB126D?设计参数：反向恢复二极管的电流为-1.5xIdiodeby80degreecasefsw=10kHz270Ax1.5=405ARg=?NorbertPluschke10016如何安全地使用IGBT哪个门极驱动电路会适用于模块SKM400GB126D?门极电阻的阻值不能小于“测试过的门极驱动电阻”这个模块为2OhmNorbertPluschke1

4、0017如何选择正确的门极驱动电阻?195A–maxreverserecoverycurrentRg=2Ohm两个分别用于开通和关断的门极驱动电阻Ron=2OhmRoff=5Ohm(降低过压尖峰)开通电阻太小避免出现振荡NorbertPluschke10018确定IGBT的门极充电参数门极电荷由SEMITRANS的datasheet中的图表6可以看到门极驱动电路中典型15的开通和关断电压分别是V=+15VGG+V=-8VGG-⇒Q=2230nCG-82230nCNorbertPluschke10019计算平均电流计算平均电流:I=P/DU

5、DV=+Vg+[-Vg]outAV根据公式P=E*f=Q*DV*fswGsw绝对值⇒I=Q*foutAVGsw=2230nC*10kHz=22.3mANorbertPluschke100110计算峰值门极电流计算在最小的门极电阻情况下的峰值驱动电流
E.g.R=R=2WG.onG.off
I≈DDDV/R+R=23V/(2W+2W)=5.75Ag.pulsGintChipresistance(datasheet)NorbertPluschke100111选择合适的门极驱动电路驱动电路的最大参数必须不小于实际使用的和计算出来的值。门极电荷Q

6、=2230nCG
平均电流I=22.3mAoutAV
最大门极电流I=5.75Ag.pulse
最大开关频率fsw=10kHz
集射极最大电压V=1200VCE
驱动的通道数量:2(GB模块)
双驱动电路NorbertPluschke100112考虑门极的开通和关断延迟门极电阻会影响以下参数开通时间(影响di/dt)开通延迟关断时间(影响dv/dt)关断延迟由于开通和关断时间的不同，选用了不合适的门极电阻可能会导致模块的上半桥臂和下半桥臂同时导通。门极电阻会影响上下两个半桥IGBT之间的真正死区时间。NorbertPluschke1001

7、13开通死区时间计算NorbertPluschke100114关断死区时间计算NorbertPluschke100115门极电阻对延迟的影响NorbertPluschke100116门极电阻对延迟的影响NorbertPluschke100117死区时间的解释例如:死区时间=3us逻辑电平开通延迟1us关断延迟2.5us死区时间–关断延迟+开通延迟=实际死区时间实际死区时间:3us–2.5us+1us=1.5us可能太短了–1.5us检查开通和关断的延迟避免出现上下桥臂同时导通计算门极电阻的值（开通，关断延迟）NorbertPluschke

8、100118IGBT门极和发射极的保护措施—所有的IGBT驱动Cge=CissRg1必须离IGBT很近NorbertPluschke100119NorbertPluschke100120自举驱