IGBT驅動(dòng)器輸出性能的計算

4、驅動(dòng)器輸出功率和柵極電流
驅動(dòng)IGBT所需觸發(fā)電路的單獨功率可被視作是預期開(kāi)關(guān)頻率和能量的函數，該能量用于對IGBT進(jìn)行充放電。驅動(dòng)器輸出功率PGD(out)等于電能E乘以開(kāi)關(guān)頻率fSW，PGD(out)=EfSW。E等于柵極電荷乘以導通和關(guān)斷電壓的差值，E=QG(VG(on) - VG(off))。因此，驅動(dòng)器的輸出功率與柵極電荷、導通和關(guān)斷電壓以及開(kāi)關(guān)頻率有關(guān)，PGD(out)=QG(VG(on) - VG(off)) fSW。
對于IGBT驅動(dòng)器電路的另一個(gè)關(guān)鍵要求是要有足夠的電流可用于IGBT輸入電容的充放電，從而導通和關(guān)斷IGBT。柵極電流可用IGBT輸入電容充電（圖4）的方程來(lái)計算。所計算出的柵極電流是驅動(dòng)器輸出級每通道的最小平均輸出電流，IG=IGE+ IGC= QGfSW。IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)間受IGBT柵極的充放電控制。如果柵極峰值電流增大，則導通和關(guān)斷時(shí)間將變短，且開(kāi)關(guān)損耗減少。這顯然也影響其他開(kāi)關(guān)參數，如必須被監視的過(guò)電壓應力。柵極充電電流可由柵極電阻RG(on)和RG(off)控制。理論峰值電流可以很容易計算出，IGPEAK=(VG(on) - VG(off))/(RG+RG(int))。這里，IGBT模塊的內部柵極電阻RG(int)必須加以考慮。而在實(shí)際中，雜散電感使峰值電流小于可能的理論值。在某個(gè)IGBT驅動(dòng)器的數據表中，所給出的最大峰值電流是當柵極電阻為最小值時(shí)的電流。如果這兩個(gè)最大和最小的范圍都超過(guò)了，其結果是驅動(dòng)器的輸出可能會(huì )受到損害。

圖 4 IGBT 的電容和柵極電流

5、IGBT 驅動(dòng)器的選擇
選取合適的IGBT驅動(dòng)器需要考慮幾點(diǎn)。驅動(dòng)器的最大平均輸出電流必須大于計算值，且驅動(dòng)器的最大柵極峰值電流必須等于或大于最大計算柵極峰值電流。驅動(dòng)器的輸出電容必須能夠提供IGBT柵極充放電所需的柵極電荷。當選擇一個(gè)合適的驅動(dòng)器時(shí)，驅動(dòng)器數據表中所列出的每脈沖最大電荷必須被充分地考慮到。無(wú)論哪種應用，都可以很容易地通過(guò)使用DriverSel工具來(lái)選擇合適的驅動(dòng)器。DriverSel是一款免費軟件工具，可從www.semikron.com下載。它基于上述的特點(diǎn)和方程，根據所選擇的IGBT模塊類(lèi)型、并聯(lián)模塊的數量、柵極電阻、開(kāi)關(guān)頻率以及集電極-發(fā)射極電壓計算出合適的IGBT驅動(dòng)器。該工具可用于驅動(dòng)器的計算，任何品牌和IGBT封裝的選擇，以及計算所需的柵極電荷和平均電流。