IGBT系統(tǒng)的介紹

說(shuō)說(shuō)我個(gè)人的看法，對(duì)這個(gè)問(wèn)題，定量的去計(jì)算得到整個(gè)時(shí)間非常困難，其實(shí)就是仿真也是通過(guò)數(shù)字建模之后進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算的結(jié)果，這個(gè)模型與實(shí)際的條件進(jìn)行對(duì)比也可能有很大的差距。

因此如果有人要核算整個(gè)柵極控制時(shí)序和時(shí)間，利用電容充電的辦法大致給出一個(gè)很粗略的結(jié)果是可以的，如果要精確的，算不出來(lái)。

對(duì)于門(mén)級(jí)電阻來(lái)說(shuō)，每次開(kāi)關(guān)都屬于瞬態(tài)功耗，可以使用以前介紹過(guò)的電阻的瞬態(tài)功率進(jìn)行驗(yàn)算吧。

電阻抗脈沖能力

我們選電阻的大小是為了提供足夠的電流，也是為了足夠自身散熱情況。

前級(jí)的三極管，這個(gè)三極管的速度要非?？?，否則如果進(jìn)入飽和的時(shí)間不夠短，在充電的時(shí)候?qū)⒖赡苡秀Q制作用，因此我對(duì)于這個(gè)電路的看法是一定要做測(cè)試?？蛰d的和帶負(fù)載的，可能情況有很大的差異。

柵極驅(qū)動(dòng)的改進(jìn)歷程和辦法（針對(duì)米勒平臺(tái)關(guān)斷特性）

前面都講了一些計(jì)算的東西，這次總結(jié)一些設(shè)計(jì)法則。

柵極電阻：其目的是改善控制脈沖上升沿和下降沿的斜率，并且防止寄生電感與電容振蕩，限制IGBT集電極電壓的尖脈沖值。

柵極電阻值小——充放電較快，能減小開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗，增強(qiáng)工作的耐固性，避免帶來(lái)因dv/dt的誤導(dǎo)通。缺點(diǎn)是電路中存在雜散電感在IGBT上產(chǎn)生大的電壓尖峰，使得柵極承受噪聲能力小，易產(chǎn)生寄生振蕩。

柵極電阻值大——充放電較慢，開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗增大。

一般的：開(kāi)通電壓15V±10%的正柵極電壓，可產(chǎn)生完全飽和，而且開(kāi)關(guān)損耗最小，當(dāng)12V時(shí)通態(tài)損耗加大，>20V時(shí)難以實(shí)現(xiàn)過(guò)流及短路保護(hù)。關(guān)斷偏壓-5到-15V目的是出現(xiàn)噪聲仍可有效關(guān)斷，并可減小關(guān)斷損耗最佳值約為-8～10V。

柵極參數(shù)對(duì)電路的影響

IGBT內(nèi)部的續(xù)流二極管的開(kāi)關(guān)特性也受柵極電阻的影響，并也會(huì)限制我們選取柵極阻抗的最小值。IGBT的導(dǎo)通開(kāi)關(guān)速度實(shí)質(zhì)上只能與所用續(xù)流二極管反向恢 復(fù)特性相兼容的水平。柵極電阻的減小不僅增大了IGBT的過(guò)電壓應(yīng)力，而且由于IGBT模塊中di/dt的增大，也增大了續(xù)流二極管的過(guò)壓極限。

柵極電阻與關(guān)斷變化圖

柵極驅(qū)動(dòng)的印刷電路板布線需要非常注意，核心問(wèn)題是降低寄生電感，對(duì)防止?jié)撛诘恼袷?，柵極電壓上升速率，噪音損耗的降低，降低柵極電壓的需求或減小柵極保護(hù)電路的效率有較大的影響。

措施

因此將驅(qū)動(dòng)至柵極的引線加粗，將之間的寄生電感減至最低。控制板與柵極驅(qū)動(dòng)電路需要防止功率電路和控制電路之間的電感耦合。

當(dāng)控制板和IGBT控制端子不能直接連接時(shí)，考慮用雙股絞線(2轉(zhuǎn)/CM小于3CM長(zhǎng))或帶狀線，同軸線進(jìn)行連接。

柵極保護(hù)

為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，可采用TVS等柵極箝位保護(hù)電路，考慮放置于靠近IGBT模塊的柵極和發(fā)射極控制端子附近。IGBT基礎(chǔ)與運(yùn)用-2 中英飛凌的電路比較典型。

耦合干擾與噪聲

IGBT的開(kāi)關(guān)會(huì)使用相互電位改變，PCB板的連線之間彼此不宜太近，過(guò)高的dv/dt會(huì)由寄生電容產(chǎn)生耦合噪聲。要減少器件之間的寄生電容，避免產(chǎn)生耦合噪聲。

由于IGBT等功率器件都存在一定的結(jié)電容，所以會(huì)造成器件導(dǎo)通關(guān)斷的延遲現(xiàn)象。雖然我們盡量考慮去降低該影響（提高控制極驅(qū)動(dòng)電壓電流，設(shè)置結(jié)電容釋放 回路等）。但是為了防止關(guān)斷延遲效應(yīng)造成上下橋臂直通，因?yàn)橐粋€(gè)橋臂未完全關(guān)斷，而另一橋臂又處于導(dǎo)通狀態(tài)，直通炸模塊后后果非常嚴(yán)重（最好的結(jié)果是過(guò)熱）。

死區(qū)時(shí)間（空載時(shí)間）設(shè)置

在控制中，人為加入上下橋臂同時(shí)關(guān)斷時(shí)間，以保證驅(qū)動(dòng)的安全性。死區(qū)時(shí)間大，模塊工作更加可靠，但會(huì)帶來(lái)輸出波形的失真及降低輸出效率。死區(qū)時(shí)間小，輸出波形要好一些，只是會(huì)降低可靠性，一般為us級(jí)，典型數(shù)值在3us以上。

在汽車(chē)電子應(yīng)用中，特別要注意環(huán)境溫度對(duì)toff的影響很大，使得toff延長(zhǎng)，并且柵極電阻的加入也是的關(guān)斷時(shí)間受一定的影響，因此需要進(jìn)行調(diào)整。

IGBT柵極引起的問(wèn)題列表（紅色部分圈注的）：