IGBT驱动参数计算详解(4)

7 最大开关频率

某些参数会影响最大可使用开关频率。首先，前面章节所讨论得出的输出功率。第二是门极电阻上的功耗变化。门极电阻越大，在给定频率下驱动器推动级的功耗就越小。第三是由于高开关频率而影响驱动器的温升。

图3 所示的是不同门极驱动电阻条件下，最大允许输出功率与开关频率的关系的曲线图。该图只适用某个具体的驱动器，并不是通用的。

8 最大驱动电流

实际应用中，驱动峰值电流的计算理论来源于以下问题：

在没有振荡的情况下，门极回路中的实际峰值电流能达到多少？

以下分析仅专注于门极电阻的变化而其他参数不变。假设门极回路不发生谐振也就是门极电流的波形不发生振荡。图4 所示为门极电路模型，由驱动器的推动级输出端GH， GL；独立的门极电阻Rg,on/off 以及相应的杂散电感Lg,on/off；以及功率器件回路中存在的杂散电感Lgg 组成。功率器件可以由一个常量电容建模而成。这是一个被简化的模型，但是在门极充电过程的起始时刻是很合理的。门极充电起始时刻是最相关的阶段，因为充电电流在此刻达到最大。

图4：门极驱动回路模型

门极电流i(t)由RLC 回路著名的二阶差分方程决定：

Lg 与 Rg 分别是开通和关断回路中L 与 R 的总和。区分振荡与非振荡的边界是Lg， Cgg 以及Rg 比例。i(t)不振荡方程需满足以下阻尼条件：

得出电流波形不振荡的最小门极电阻计算公式为：

因此，在电流不振荡的前提下，最大峰值电流在临界阻尼条件下可以表示为峰值门极电流Îmax(non-osc)：

这里e 是欧拉常数。

请注意公式9 只在非振荡条件下计算最大电流时是正确的。当Rg 大于Rg,min(non-osc)时，峰值驱动电流小于Îmax(nonosc)。对于大阻值的门极驱动电阻，可以按公式4 计算门极电流。但是峰值门极电流也总是小于Îmax(non-osc)。因此，根据公式9 来选择驱动器的带载能力(即驱动器最大输出电流)是完全可以的。必须根据门极回路设置及功率器件来选择合适的Rg,min(non-osc)。

理论上推导出来的Îmax(non-osc)的衰减因子0.74 在实际应用中会受到以下限制进一步减小，如：驱动器的开关速度，门极回路传输线的属性以及驱动器支撑电容的内部时间常量。因此，实际应用中推荐衰减因子值0.70 和理论得出的值0.74 的效果是一致的。

举例：

如果门极输出电压摆幅ΔVGate=25V，门极回路的电感量为20 nH，并假设IGBT 的输入电容量是30 nF，那么：

如果门极电阻阻值小于1.63Ω，门极电流就会开始震荡。假设这门极驱动上并不存在这个振荡。那么Rg=1.63Ω时最大非振荡门极电流为：

对于更大阻值的门极电阻，衰减因子由0.74 上升至1.0，相应的门极电流将减小且总小于Îmax(non-osc)。转载请注明出处 http://www.igbt8.com