DOC《IGBT驱动电路设计（wait6875编辑）》

IGBT驱动电路设计(wait6875编辑) 需要解决的问题: IGBT为什么要用负压关断而MOS却不需要,米勒效应对IGBT驱动的影响 IGBT栅极电阻的取值计算 栅源电容Cg的作用 输入电容Ciss=Cge+Cgc 输出电容Coss=Cge+Cce 反向电容(米勒电容)Crss=Cgc 电源供电+16V、-7V: 开通电压:为使通态压降最小,同时IGBT又具有较好的承受短路电流能力 选择15V±10%的正栅极电压,可完全饱和,且开关损耗最小,12V时通态压降损耗加大,20V时难以实现过流以及短路保护.

(解释:参照PDF可知12V时不完全饱和导通,Rds压降大损耗就大;

由Vce和Vgs曲线可知20V时Vce变化小,且允许的短路时间短.) 例:FF75R12KT4的模块,额定电流75A,2倍额定电流150A,允许的短路时间T=1ms Vgs=15V,Ic=75A,Vce=2.2V;

Ic=150A,Vce=3.8V,T=1ms;

Vgs=19V,Ic=75A,Vce=2.1V;

Ic=100A,Vce=2.8V,T=?;

这只是资料显示数据,实际中Vce会有偏差,还有温度对Vce的影响,温度越高,Vce越小. 关断电压:由于Cgc电容的存在,当IGBT关断时,电流会通过Rg_int,外部栅极电阻和驱动器,形成回路,并在栅极产生电压Uge=Igc*(Rg_int+R1//R2+Ro),如果Ugc大于IGBT阈值电压,IGBT就会被开通,Uge越大,IGBT就会越接近饱和,这就是IGBT寄生开通(米勒效应).这种状态维持时间并不长,大概在几十nS到100nS之间,但是也会导致很高的IGBT损耗,甚至会损坏IGBT,那么有效的方法就是加负压使Ugc(Cgc的电荷)快速泄放.有些电路没有负压,用自举电路的原理也是一样,但并不是所有都要负压关断,小功率中用0V关断(成本考虑) IGBT栅极负偏电压-VGE直接影响IGBT的可靠运行,负偏电压增高时集电极的浪涌电流明显下降,一般选择-5V到-15V之间,目的是出现噪声仍可关断,并可减小关断损耗的最佳取值为-8V到-10,另外负压越高,需要的栅极充电电流就会越大,对驱动器的要求就会越高. IGBT开关频率:不大于30K Ro为前级PWM输出内阻:可以忽略,但也要根据实际选择的驱动器来确定 Cg为外部栅源电容:用作电路调试,增大duce/dt的同时,有效的减小di/dt,加快IGBT开通速度,降低开通损耗. R3为栅源电阻(泄放电阻):第一提供直流偏置,第二为泄放电阻,IGBT静态时,为栅源极放电,保证安全,取值2K-20K,一般取10K.(这里结合阻抗的概念理解一下) D1为双向TVS Rg_int为IGBT内部电阻 IGBT驱动电路图 AB之间的距离越短越好,不要超过20cm,CD直接连. 开通Ron=Ro+R2+Rg_int 关断Roff=Ro+R1//R2+Rg_int+D 英飞凌FF450R120ME4模块PDF资料 栅极电荷Qg=3.3uC IGBT内阻Rg_int=1.7Ω(正负15V),外部开通电阻Rgon=1.3Ω(正负15V) 输入电容Ciss=28nF,米勒电容Cgc=1.55nF,Cgs=28nF-1.55nF=26.45nF 开关频率10K,周期100us,死区时间2us,Ton=48us(忽略延迟)-这里有待商榷 计算部分: 驱动功率P=F*U1*Qg=10*10^3*(16+7)*33*10^(-6)=0.792W 注意:如果是晶体管输出U1=(VCC+VEE)的绝对值-2*管压降 电阻的驱动功率Pr=2P=1.58W,一般选取直插系列3W电阻或者1W的3个2512的贴片并联(考虑长时间工作电阻发热,功率尽可能去取大一点) 门极峰值电流Iapp=U/(Rg_int+Rgon)=*(15+15)V/(1.7+1.3)Ω=10A 峰值电流Ipeak=0.7Iapp=7A(0.7为峰值电流校正因数) ――IGBT模块技术驱动和应用第二版 注意这里要求驱动器的输出峰值电流要足够大,一定要保证IGBT的栅极有足够的电荷,使IGBT完全饱和.(用脉冲变压器驱动使尤其要考虑这一点) 即U1=16+7=23V,可以计算栅极电阻最小值:R1≥23V/10A=2.3Ω 栅极电阻最大值R1≤48*10^(-6)/(26.45*10^(-9)*40)=45Ω 注意栅极震荡对驱动的影响 门极电阻应该尽量靠近IGBT模块门极,过长的距离会在门极-发射极回路造成较大的电感,结合IGBT门极的输入电容特性,会组成一个LC电路.这个LC电路在某个参数点会出现振荡,可能会出现超过允许值的门极电压.这种振荡可以通过选用一个远大于最小谐振值的门极电阻来抑制,可以通过公式计算: ――IGBT模块技术驱动和应用第二版 英飞凌模块Rg选用(仅供参考) 额定电流A