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IGBT驱动参数计算详解(2)
3 门极电荷量
QGate 绝不能从IGBT 或MOSFET 的输入电容Cies 计算得出。Cies 仅仅是门极电荷量曲线在原点(VGE=0V)时的一阶近似值。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。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。
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。功率半导体的门极电荷量曲线是极其非线性的。这就是为什么QGate 必须通过对门极电荷量曲线在VGE_off 到VGE_on 的区域内积分获得。
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＝CΔU
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。（见下图2）
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。
Ciss 在折算中的经验公式
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）
如果QGate 在数据手册中已给出，在实际应用中一定要注意该参数给定的电压摆幅条件。不同的电压摆幅条件下门极电荷量是不同的。举个例子：如果VGE 从 0V 到 +15V 条件下的门极电荷量是QGate，那么没有办法很准确的得到VGE 从-10V 到+15V 条件下的门极电荷量。
在这样的情况下，如果没有电荷量图表(QGate vs. VGE)，则实测电荷量QGate 是唯一的方法。图2 显示的是一张典型的驱动器开通过程的波形图。驱动器输出电流IOUT 正在对功率器件的门极进行充电。因此，如图2 所示，输出电流曲线与时间轴围成的区域就是总的充电电荷量(见图4 所示的原理图)。积分时间应宽到足以涵盖整个电压摆幅(参照输出：GH， GL) 。积分时间包括驱动器输出电压至最终电压，或者是从驱动器开始输出电流至输出电流为零这段时间。转载请注明出处 http://www.igbt8.com
图2.用积分的方法来测量门极电荷量
必须注意输出电流是否出现振荡。在实际应用中，电荷量的测量值通常受电流振荡影响而变得不准确，其原因是过长的积分时间以及少量大数叠加而非大量小数叠加产生的不准确性。因此，强烈建议使用驱动电流无振荡的设置来对门极电荷量进行测量。
驱动器输出电流振荡或可导致驱动器单元产生额外的功率损耗，这些损耗是由于钳位效应及输出级和控制回路的非线性产生的。因此，驱动器最大可用功率通常是在输出电流不发生振荡的情况下得出的。谐振门极驱动可以利用高频开关下的振荡现象来获得某种好处。但这种驱动方法不在本应用指南讨论范围内。