使用柵極電阻控制IGBT開關(guān)
2. 柵極電阻的計算
對于低開關(guān)損耗,無IGBT模塊振蕩,低二極管反向恢復(fù)峰值電流和最大du/dt限制,柵極電阻必須體現(xiàn)出最佳的開關(guān)特性。通常在應(yīng)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(qū)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(shù)據(jù)手冊中所給的電阻值必須為每個設(shè)計而優(yōu)化。IGBT數(shù)據(jù)手冊中指定了柵極電阻值,然而,最優(yōu)的柵極電阻值一般介于IGBT數(shù)據(jù)表中所列的值和其兩倍之間。IGBT數(shù)據(jù)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(guān)斷。在實際應(yīng)用中,由于測試電路和各個應(yīng)用參數(shù)的差異,IGBT數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)表值),可被作為優(yōu)化的起點,以相應(yīng)地減少柵極電阻值。確定最終最優(yōu)值的唯一途徑是測
試和衡量最終系統(tǒng),使應(yīng)用中的寄生電感最小，這很重要。對于保持IGBT的關(guān)斷過電壓在數(shù)據(jù)表的指定范圍內(nèi)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(dǎo)通和關(guān)斷時間以及開關(guān)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(qū)動器輸出極的性能決定。
3. 設(shè)計、布局和疑難解答
為了能夠經(jīng)受住應(yīng)用中出現(xiàn)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(lián)的形式。這將產(chǎn)生一個冗余,如果一個柵極電阻損壞,系統(tǒng)可臨時運(yùn)行,但開關(guān)損耗較大。選擇錯誤的柵極電阻,可能會導(dǎo)致出現(xiàn)問題。所選的柵極電阻值太大,將導(dǎo)致?lián)p耗過大,應(yīng)減小柵極電阻值,因此應(yīng)銘記整個應(yīng)用中的開關(guān)性能。過高的柵極電阻值可能會導(dǎo)致IGBT在開關(guān)期間長時間運(yùn)行在線性模式下,最終導(dǎo)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(dǎo)致柵極電阻過熱或燒毀。運(yùn)一體成型電感器工廠行期間,柵極電阻不得不承受連續(xù)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(dǎo)致EMI噪聲。
