IGBT驱动电路（igbt驱动电路图）

1、IGBT驱动电路IGBT

igbt(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。图1所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区（包括P+和P一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannelregion）。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区（Draininjector），它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。igbt的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。

IGBT驱动电路（igbt驱动电路图）

2、IGBT驱动电路IGBT驱动

igbt驱动电路是驱动igbt模块以能让其正常工作，并同时对其进行保护的电路。

3、IGBT驱动电路的选择

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在今天的电力电子领域中已经得到广泛的应用，在实际使用中除IGBT自身外，IGBT驱动器的作用对整个换流系统来说同样至关重要。驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性。驱动器功率不足或选择错误可能会直接导致IGBT和驱动器损坏。以下总结了一些关于IGBT驱动器输出性能的计算方法以供选型时参考。IGBT的开关特性主要取决于IGBT的门极电荷及内部和外部的电阻。图1是IGBT门极电容分布示意图，其中CGE是栅极-发射极电容、CCE是集电极-发射极电容、CGC是栅极-集电极电容或称米勒电容（MillerCapacitor）。门极输入电容Cies由CGE和CGC来表示，它是计算IGBT驱动器电路所需输出功率的关键参数。该电容几乎不受温度影响，但与IGBT集电极-发射极电压VCE的电压有密切联系。在IGBT数据手册中给出的电容Cies的值，在实际电路应用中不是一个特别有用的参数，因为它是通过电桥测得的，在测量电路中，加在集电极上C的电压一般只有25V(有些厂家为10V)，在这种测量条件下，所测得的结电容要比VCE=600V时要大一些(如图2)。由于门极的测量电压太低(VGE=0V)而不是门极的门槛电压，在实际开关中存在的米勒效应（Miller效应）在测量中也没有被包括在内，在实际使用中的门极电容Cin值要比IGBT数据手册中给出的电容Cies值大很多。因此，在IGBT数据手册中给出的电容Cies值在实际应用中仅仅只能作为一个参考值使用。确定IGBT的门极电荷对于设计一个驱动器来说，重要的参数是门极电荷QG(门极电压差时的IGBT门极总电荷)，如果在IGBT数据手册中能够找到这个参数，那么我们就可以运用公式计算出：门极驱动能量E=QGUGE=QG[VG(on)-VG(off)]门极驱动功率PG=EfSW=QG[VG(on)-VG(off)]fSW驱动器总功率P=PG+PS（驱动器的功耗）平均输出电流IoutAV=PG/ΔUGE=QGfSW高开关频率fSWmax.=IoutAV(mA)/QG(μC)峰值电流IGMAX=ΔUGE/RGmin=[VG(on)-VG(off)]/RGmin其中的RGmin=RGextern+RGinternfswmax.:高开关频率IoutAV:单路的平均电流QG:门极电压差时的IGBT门极总电荷RGextern:IGBT外部的门极电阻RGintern:IGBT芯片内部的门极电阻但是实际上在很多情况下，数据手册中这个门极电荷参数没有给出，门极电压在上升过程中的充电过程也没有描述。这时候好是按照IEC60747-9-2001-Semiconductordevices-Discretedevices-Part9:Insulated-gatebipolartransistors(IGBTs)所给出的测试方法测量出开通能量E，然后再计算出QG。E=∫IGΔUGEdt=QGΔUGE这种方法虽然准确但太繁琐，一般情况下我们可以简单地利用IGBT数据手册中所给出的输入电容Cies值近似地估算出门极电荷：如果IGBT数据表给出的Cies的条件为VCE=25V,VGE=0V,f=1MHz，那么可以近似的认为Cin=4.5Cies，门极电荷QG≈ΔUGECies4.5=[VG(on)-VG(off)]Cies4.5Cies:IGBT的输入电容（Cies可从IGBT手册中找到）如果IGBT数据表给出的Cies的条件为VCE=10V,VGE=0V,f=1MHz，那么可以近似的认为Cin=2.2Cies，门极电荷QG≈ΔUGECies2.2=[VG(on)-VG(off)]Cies2.2Cies:IGBT的输入电容（Cies可从IGBT手册中找到）如果IGBT数据手册中已经给出了正象限的门极电荷曲线，那么只用Cies近似计算负象限的门极电荷会更接近实际值：门极电荷QG≈QG(on)+ΔUGECies4.5=QG(on)+[0-VG(off)]Cies4.5--适用于Cies的测试条件为VCE=25V,VGE=0V,f=1MHz的IGBT门极电荷QG≈QG(on)+ΔUGECies2.2=QG(on)+[0-VG(off)]Cies2.2--适用于Cies的测试条件为VCE=10V,VGE=0V,f=1MHz的IGBT当为各个应用选择IGBT驱动器时，必须考虑下列细节：驱动器必须能够提供所需的门极平均电流IoutAV及门极驱动功率PG。驱动器的大平均输出电流必须大于计算值。驱动器的输出峰值电流IoutPEAK必须大于等于计算得到的大峰值电流。驱动器的大输出门极电容量必须能够提供所需的门极电荷以对IGBT的门极充放电。在POWER-SEM驱动器的数据表中，给出了每脉冲的大输出电荷，该值在选择驱动器时必须要考虑。另外在IGBT驱动器选择中还应该注意的参数包括绝缘电压VisolIO和dv/dt能力。

4、IGBT驱动电路中栅极电阻Rg的作用及选取方法

一、栅极电阻Rg的作用1、消除栅极振荡绝缘栅器件(IGBT、MOSFET)的栅射（或栅源）极之间是容性结构，栅极回路的寄生电感又是不可避免的，如果没有栅极电阻，那栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡，因此必须串联一个电阻加以迅速衰减。2、转移驱动器的功率损耗电容电感都是无功元件，如果没有栅极电阻，驱动功率就将绝大部分消耗在驱动器内部的输出管上，使其温度上升很多。3、调节功率开关器件的通断速度栅极电阻小，开关器件通断快，开关损耗小；反之则慢，同时开关损耗大。但驱动速度过快将使开关器件的电压和电流变化率大大提高，从而产生较大的干扰，严重的将使整个装置无法工作，因此必须统筹兼顾。二、栅极电阻的选取1、栅极电阻阻值的确定各种不同的考虑下，栅极电阻的选取会有很大的差异。初试可如下选取：IGBT额定电流(A)5010020030060080010001500Rg阻值范围(Ω)10~205.6~103.9~7.53~5.61.6~31.3~2.21~20.8~1.5不同品牌的IGBT模块可能有各自的特定要求，可在其参数手册的推荐值附近调试。2、栅极电阻功率的确定栅极电阻的功率由IGBT栅极驱动的功率决定，一般来说栅极电阻的总功率应至少是栅极驱动功率的2倍。IGBT栅极驱动功率P＝FUQ，其中：F为工作频率；U为驱动输出电压的峰峰值；Q为栅极电荷，可参考IGBT模块参数手册。例如，常见IGBT驱动器(如TX-KA101)输出正电压15V，负电压-9V，则U=24V，假设F=10KHz，Q=2.8uC可计算出P=0.67w，栅极电阻应选取2W电阻，或2个1W电阻并联。三、设置栅极电阻的其他注意事项1、尽量减小栅极回路的电感阻抗，具体的措施有：a)驱动器靠近IGBT减小引线长度；b)驱动的栅射极引线绞合，并且不要用过粗的线；c)线路板上的2根驱动线的距离尽量靠近；d)栅极电阻使用无感电阻；e)如果是有感电阻，可以用几个并联以减小电感。2、IGBT开通和关断选取不同的栅极电阻通常为达到更好的驱动效果，IGBT开通和关断可以采取不同的驱动速度，分别选取Rgon和Rgoff（也称Rg+和Rg-）往往是很必要的。IGBT驱动器有些是开通和关断分别输出控制，只要分别接上Rgon和Rgoff就可以了。有些驱动器只有一个输出端，这就要在原来的Rg上再并联一个电阻和二极管的串联网络，用以调节2个方向的驱动速度。3、在IGBT的栅射极间接上Rge＝10－100K电阻，防止在未接驱动引线的情况下，偶然加主电高压，通过米勒电容烧毁IGBT。所以用户好再在IGBT的栅射极或MOSFET栅源间加装Rge。