使用柵極電阻控制IGBT開關
2. 柵極電阻的計算
對于低開關損耗,無IGBT模塊振蕩,低二極管反向恢復峰值電流和最大du/dt限制,柵極電阻必須體現出最佳的開關特性。通常在應用中,額定電流大的IGBT模塊將一體電感器廠家采用較小的柵極電阻驅動;同樣,額定電流小的IGBT模塊,需要較大的柵極電阻。也就是說,IGBT數據手冊中所給的電阻值必須為每個設計而優化。IGBT數據手冊中指定了柵極電阻值,然而,最優的柵極電阻值一般介于IGBT數據表中所列的值和其兩倍之間。IGBT數據表中所指定的值是最小值,在指定條件下,兩倍于額定電流可被安全地關斷。在實際應用中,由于測試電路和各個應用參數的差異,IGBT數據表中的柵極電阻值往往不一定是最佳值。上面提到的大概的電阻值(即兩倍的數據表值),可被作為優化的起點,以相應地減少柵極電阻值。確定最終最優值的唯一途徑是測
試和衡量最終系統,使應用中的寄生電感最小，這很重要。對于保持IGBT的關斷過電壓在數據表的指定范圍內是必要的,特別是在短路情況下。柵極電阻決定柵極峰值電流IGM,增大柵極峰值電流將減少導通和關斷時間以及開關損耗。柵極峰值電流模壓電感器的最大值和柵極電阻的最小值分別由驅動器輸出極的性能決定。
3. 設計、布局和疑難解答
為了能夠經受住應用中出現的大電流,柵極電阻必須滿足一定的性能要求并具有一定的特性。由于柵極電阻上的大電流,建議使用電阻并聯的形式。這將產生一個冗余,如果一個柵極電阻損壞,系統可臨時運行,但開關損耗較大。選擇錯誤的柵極電阻,可能會導致出現問題。所選的柵極電阻值太大,將導致損耗過大,應減小柵極電阻值,因此應銘記整個應用中的開關性能。過高的柵極電阻值可能會導致IGBT在開關期間長時間運行在線性模式下,最終導致柵極振蕩。然而,萬一電阻的功耗和峰值功率不夠,或者使用了非防浪涌電阻,都會導致柵極電阻過熱或燒毀。運一體成型電感器工廠行期間,柵極電阻不得不承受連續的脈沖電流,因此,柵極電阻必須具有一定的峰值功率能力。使用非常小的柵極電阻,會帶來更高的du/dt或di/dt,但也有可能會導致EMI噪聲。
