使用栅极电阻控制IGBT开关
2. 栅极电阻的计算
对于低开关损耗,无IGBT模块振荡,低二极管反向恢复峰值电流和最大du/dt限制,栅极电阻必须体现出最佳的开关特性。通常在应用中,额定电流大的IGBT模块将一体电感器厂家采用较小的栅极电阻驱动;同样,额定电流小的IGBT模块,需要较大的栅极电阻。也就是说,IGBT数据手册中所给的电阻值必须为每个设计而优化。IGBT数据手册中指定了栅极电阻值,然而,最优的栅极电阻值一般介于IGBT数据表中所列的值和其两倍之间。IGBT数据表中所指定的值是最小值,在指定条件下,两倍于额定电流可被安全地关断。在实际应用中,由于测试电路和各个应用参数的差异,IGBT数据表中的栅极电阻值往往不一定是最佳值。上面提到的大概的电阻值(即两倍的数据表值),可被作为优化的起点,以相应地减少栅极电阻值。确定最终最优值的唯一途径是测
试和衡量最终系统,使应用中的寄生电感最小，这很重要。对于保持IGBT的关断过电压在数据表的指定范围内是必要的,特别是在短路情况下。栅极电阻决定栅极峰值电流IGM,增大栅极峰值电流将减少导通和关断时间以及开关损耗。栅极峰值电流模压电感器的最大值和栅极电阻的最小值分别由驱动器输出极的性能决定。
3. 设计、布局和疑难解答
为了能够经受住应用中出现的大电流,栅极电阻必须满足一定的性能要求并具有一定的特性。由于栅极电阻上的大电流,建议使用电阻并联的形式。这将产生一个冗余,如果一个栅极电阻损坏,系统可临时运行,但开关损耗较大。选择错误的栅极电阻,可能会导致出现问题。所选的栅极电阻值太大,将导致损耗过大,应减小栅极电阻值,因此应铭记整个应用中的开关性能。过高的栅极电阻值可能会导致IGBT在开关期间长时间运行在线性模式下,最终导致栅极振荡。然而,万一电阻的功耗和峰值功率不够,或者使用了非防浪涌电阻,都会导致栅极电阻过热或烧毁。运一体成型电感器工厂行期间,栅极电阻不得不承受连续的脉冲电流,因此,栅极电阻必须具有一定的峰值功率能力。使用非常小的栅极电阻,会带来更高的du/dt或di/dt,但也有可能会导致EMI噪声。
