IGBT驱动电阻的作用:
- 减小驱动回路震荡,避免IGBT误动作
IGBT的柵射(柵源)极之间是容性结构,柵极回路之间寄生电感又不可避免,如果不配置驱动电阻,驱动脉冲(开关频率)在驱动(LC)回路产生产生很强的震荡,因此必须串联一个驱动电阻加以衰减。
2. 分担驱动功率
IGBT回路都是无功元件,如果没有驱动电阻,驱动功率大部分消耗到IGBT内部输出管上,导致温度上升。
3.调节开关速度
驱动电阻大,开关速度小,损耗大;反之,同理。驱动速度过快,使得IGBT的电流和电压变换率提高,干扰增大。
4. 驱动电阻功率
驱动电阻功率由IGBT的删极驱动功率决定,一般来说驱动电阻功率是删极驱动功率的2倍。
IGBT的柵极功率P=FUQ 决定;其中 F:开关频率(Hz), U:驱动输出峰值电压之和;Q:栅极电荷。
eg: 假定f=10KHZ, U=24V( 开通电压15v,关断电压-9V), Q=2.8uC;
P=FUQ=10000X24X2.8/1000000=0.67W
驱动电阻选择2W的电阻,驱动功率为0.67W,可以选择2个1W的电阻并联。
5.驱动回路减小电感的措施
- 驱动器尽量靠近IGBT的柵极,减少引线长度;
- 柵射引线绞合,不用过粗的线;
- 线路板上2根线尽量靠近;
- 驱动电阻尽量用无感电阻;
- 如果采用有感电阻,可以采用几个电阻并联,减小电感;
6.开通和关断配置不同驱动电阻
为了达到更换的驱动效果,IGBT开通和关断可以配置不同驱动电阻,达到不同开通和关断速度,分别选取Rgon和Rgoff的阻值。Rgon和Rgoff根据IGBT手册选取,一般来说,Rgoff比Rgon大。
Rgon选取原则:
- 选择尽量小的驱动电阻Rg,确保开关速度尽量快;
- 选择尽量大的驱动电阻Rg,保证驱动回路不发生震荡;(IGBT手册提供的Rg参考值就是不发生震荡的临界值)
- 工程上,一般在官方手册参考值到其两倍数值之间进行选取,并通过实验进行确定,经验选取值在官方数据的1.2~1.4倍。
Rgoff选取原则:
- Rgoff选取太小,di/dt太大,容易造成IGBT关闭时,由寄生电感造成尖峰电压过高,造成IGBT增大高压击穿的风险,同时也需要更加苛刻吸收电容来吸收尖峰电压。另外也会造成续流而极管反向恢复电流电流过大,造成二极管击穿的风险。
- 死区时间控制,Rgoff增大,导致关断下降沿时间大于死区控制时间最小值。
- Rgoff增大,开关损耗增加。
IGBT驱动器有些是开通和关断分别输出控制,如带扩流的推挽电路,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。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。
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