IGBT驅動(dòng)器輸出計算

中心議題：

? 柵極電荷體現IGBT的特性

? 如何測量和確定柵極電荷

?驅動(dòng)器輸出功率和柵極電流

?IGBT驅動(dòng)器的選擇

解決方案：

? 輸入電容CGC和CGE是計算IGBT關(guān)鍵參數

? 柵極導通電壓VG(on)和關(guān)斷電壓VG(off)之差計算刪極-發(fā)射極電壓

? 驅動(dòng)器的最大平均輸出電流必須大于計算值

絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）在電力電子領(lǐng)域已經(jīng)普及，并被用于許多應用中，如變頻器、電源和電子驅動(dòng)器。IGBT具有較高的反向電壓（高達6.5kV），開(kāi)關(guān)電流最大可達3kA。

除功率模塊自身外，電力電子系統中的一個(gè)關(guān)鍵組件是IGBT驅動(dòng)器，它是功率晶體管和控制器之間重要的接口。驅動(dòng)器的選擇及其準確輸出功率的計算決定了轉換器解決方案的可靠性。驅動(dòng)器功率不足或選擇錯誤可能會(huì )導致模塊和驅動(dòng)器故障。以下總結了一些計算用于開(kāi)關(guān)IGBT的驅動(dòng)器輸出性能的方法。

柵極電荷體現IGBT的特性

IGBT模塊的開(kāi)關(guān)特性主要取決于半導體電容（電荷）及內部和外部的電阻。圖1是IGBT電容的示意圖，其中CGE是柵極-發(fā)射極電容、CCE是集電極-發(fā)射極電容、CGC是柵極-集電極電容（或稱(chēng)為米勒電容）。

圖1IGBT的電容

柵極電荷的特性由輸入電容CGC和CGE來(lái)表示，它是計算IGBT驅動(dòng)器電路所需輸出功率的關(guān)鍵參數。該電容幾乎不受溫度影響，但與電壓關(guān)系密切，是IGBT集電極-發(fā)射極電壓VCE的函數。

當在集電極-發(fā)射極電壓非常低時(shí)這種依賴(lài)性大幅提高，電壓高時(shí)依賴(lài)性下降。當IGBT導通時(shí)，IGBT的特性由柵極電荷來(lái)體現。

圖2簡(jiǎn)化的柵極充電波形

圖2顯示了柵極-發(fā)射極電壓VGE、柵極電流IG和相應的集電極電流IC作為時(shí)間的函數，從IGBT導通到飽和這段時(shí)間的簡(jiǎn)化波形。

正如IG=f(t)圖所示，導通過(guò)程可以分為三個(gè)階段。分別是柵極-發(fā)射極電容的充電，柵極-集電極電容的充電和柵極-發(fā)射極電容的充電直至IGBT全飽和。柵極電流IG對輸入電容進(jìn)行充電，IGBT的導通和關(guān)斷特性由與充電過(guò)程有關(guān)的電壓VGE和VCE來(lái)體現。在關(guān)斷期間，所描述的過(guò)程運行在相反的方向，電荷必須從柵極上移除。