IGBT驱动器驱动能力计算.pdf

IGBT驱动器驱动能力的计算 王映波, 李海金, 陈诗君 (武汉新瑞科电气技术有限公司，湖北，武汉 430072) 摘要：大功率 IGBT 在使用中驱动器至关重要，本文给出了不同功率等级 IGBT 驱动器的设计计算方法， 经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准。 关键字：IGBT ；驱动器；门极电荷 IGBT Drivers Correctly Calculated Wang Yingbo Li Haijin Chen Shijun (Wuhan Newrock Electric Technology co.,ltd, Wuhan,Hubei 430072,China) Abstract ：The drivers of high power rate IGBT is important in power electronics. This paper introduces what you must know when dimensioning an IGBT driver, and choices about concept driver. Keywords: IGBT; driver; the gate charge 0 引言 我们在选择和设计IGBT 驱动器时经常会碰到一些问题和不确定因素。部分原因是厂家 对IGBT 描述的不够充分；另一方面是由于IGBT 手册中所给的输入结电容Ciss 值与在应用 中的实际的输入结电容值相差甚远。依据手册中的 Ciss 值作设计，令许多开发人员走入歧 途。下面给出了不同功率等级的驱动电路选择和设计的正确计算的步骤。 1 确定IGBT 门极电荷以及门极电容 对于设计一个驱动器来讲，最重要的参数是门极电荷，在很多情况下，IGBT 数据手册 中这个参数没有给出，另外，门极电压在上升过程中的充电过程也未被描述。 无论如何，门极的充电过程相对而言能够简单地通过测量得到。因而要驱动一个IGBT ， 我们最好使用一个专用的驱动器。除此之外，在设计中至少我们知道在应用中所需的门极电 压 （例如±15V）。 首先，在负载端没有输出电压的情况下，我们可以作如下计算。门极电荷可以利用公式 计算： Q ＝∫idt＝C ΔU 确定了Q, 我们可以用示波器观测门极电压，同时电压的上升ΔU 在测量中也能在示波 器上清楚的观测到。（见图1） 利用公式CIN ＝Q/ ΔU 。实际的输入电容能够通过计算得到。 尤其要注意的是，在应用中，实际的输入结电容CIN 在设计中是具有很大意义的。 2 Ciss 在折算中的经验公式 在IGBT 手册中的电容值Ciss，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，由于测量电压太小而不能到达门极门槛电压，在实际开关中增加的内部回 馈效应 （Miller 效应）在测量中未被包括在内。在测量电路中，一个25V 的电压加在集电极 “C ”上，在这种测量构架下，所测结电容要比Vce ＝0V 时要小一些。因此，Ciss 仅仅只能 在IGBT 互相作比较时使用。 对于SIEMENS 和EUPEC 的IGBT 而言，下面的经验公式经过验证是较为准确可信的。 CIN ＝5Ciss （Ciss 可从IGBT 手册中得到） 3 驱动功率的计算 在输入结电容中存贮的能量可通过如下计算： 2 1 W ＝ CIN ΔU 2 这里，ΔU 是门极上上升的整个电压。比如，在±15V 驱动电压下，ΔU 是30V 。 在每个工作周期，门极被充电二次。一个IGBT 所需的驱动功率计算如下： 2 P ＝f ·CIN ·ΔU 如门极电荷先前已通过测量得到，则 P ＝f ·Q ·ΔU 这个功率是每个 IGBT 驱动时必须的，但门极的充放电是没有能量损失的，这个功 率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。 注意：这个功率是表示在电路中实际需要的，而在驱动电路中的其它损耗 （包括供 电电源损耗）不包含在内。 驱动器中 DC/DC 变换器的