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------------------------------------------------------------------------------------------------ —————————————————————————————————————— igbt 功耗计算 IGBT 的驱动特性及功率计算陈暹辉深圳裕能达电气有限公司摘要:根据目前市场的使用情况,介绍 IGBT 的驱动特性及不同功率计算。关键词: 开通损耗关断损耗栅极电阻导通压降短路时间 1 IGBT 的驱动特性 驱动特性的主要影响因素 IGBT 的驱动条件与 IGBT 的特性密切相关。设计栅极驱动电路时, 应特别注意开通特性、负载短路能力和 dv/dt 引起的误触发等问题。栅极电压 Uge 增加(应注意 Uge 过高而损坏 IGBT ) ,则通态电压下降( Eon 也下降), 如图 1 所示( 此处以 200 A IGBT 为例)。由图 1 中可看出,若 Uge 固定不变时,导通电压将随集电极电流增大而增高, 如图 1a ,电流容量将随结温升高而减少( NPT 工艺正温度特性的体现)如图 1b 所示。栅极电阻 Rg 增加, 将使 IGBT 的开通与关断时间增加, 使开通与关断能耗均增加, 但同时,可以使续流二极管的反恢复过电压减小, 同时减少 EMI 的影响。而门极电阻减少,则又使 di/dt 增大,可能引发 IGBT 误导通,但是,当 Rg 减少时,可(a) 开通时(b) 关断时图2 开关时 Uge 与Ig ------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————的关系曲线以使得 IGBT 关断时由 du/dt 所带来误触发的可能性减小,同时也可以提高 IGBT 承受短路能量的能力, 所以 Rg 大小各有好坏, 客户可根据自己设计特点选择。图 3为 Rg 大小对开关特性的影响,损耗关系请参照图 4 所示。(a) Uge 与 Uce 和 Ic 的关系(b) Uge 与 Ic和 Tvj 的关系图1 栅极电压 Uge 与 Uce 和 Tvj 的关系栅极电压 Uge 直接影响 IGBT 的可靠运行,栅极电压增高时有利于减小 IGBT 的开通损耗和导通损耗, 但同时将使 IGBT 能承受的短路时间变短( 10μs 以下) ,使续流二极管反向恢复过电压增大,所以务必控制好栅极电压的变化范围, 一般 Vge 可选择在-10 ~ +15 V之间, 关断电压-10 V, 开通电压+15 V。开关时 Uge 与 Ig 的关系曲线见图 2a 和图 2b 所示。 1 MOSFET ,而输出特性同 BJT ,等效于 MOSFET+BJT ,因此 IGB T 与 MOSFET 都是电压驱动, 都具有一个阈值电压, 有一个容性输入阻抗,因此 IGBT 对栅极电荷非常敏感故驱动电路必须很可靠,要保证有一条低阻抗值的放电回路,即驱动电路与 IGBT 的连线要尽量短。 2 )用内阻小的驱动源对栅极电容充放电,以保证栅极控制电压 Uge, 有足够陡的前后沿,使 IGBT 的开关损耗尽量