IGBT驅(qū)動器輸出性能的計算

4、驅(qū)動器輸出功率和柵極電流
驅(qū)動IGBT所需觸發(fā)電路的單獨功率可被視作是預期開關頻率和能量的函數(shù)，該能量用于對IGBT進行充放電。驅(qū)動器輸出功率PGD(out)等于電能E乘以開關頻率fSW，PGD(out)=EfSW。E等于柵極電荷乘以導通和關斷電壓的差值，E=QG(VG(on) - VG(off))。因此，驅(qū)動器的輸出功率與柵極電荷、導通和關斷電壓以及開關頻率有關，PGD(out)=QG(VG(on) - VG(off)) fSW。
對于IGBT驅(qū)動器電路的另一個關鍵要求是要有足夠的電流可用于IGBT輸入電容的充放電，從而導通和關斷IGBT。柵極電流可用IGBT輸入電容充電（圖4）的方程來計算。所計算出的柵極電流是驅(qū)動器輸出級每通道的最小平均輸出電流，IG=IGE+ IGC= QGfSW。IGBT的開關時間受IGBT柵極的充放電控制。如果柵極峰值電流增大，則導通和關斷時間將變短，且開關損耗減少。這顯然也影響其他開關參數(shù)，如必須被監(jiān)視的過電壓應力。柵極充電電流可由柵極電阻RG(on)和RG(off)控制。理論峰值電流可以很容易計算出，IGPEAK=(VG(on) - VG(off))/(RG+RG(int))。這里，IGBT模塊的內(nèi)部柵極電阻RG(int)必須加以考慮。而在實際中，雜散電感使峰值電流小于可能的理論值。在某個IGBT驅(qū)動器的數(shù)據(jù)表中，所給出的最大峰值電流是當柵極電阻為最小值時的電流。如果這兩個最大和最小的范圍都超過了，其結(jié)果是驅(qū)動器的輸出可能會受到損害。

圖 4 IGBT 的電容和柵極電流

5、IGBT 驅(qū)動器的選擇
選取合適的IGBT驅(qū)動器需要考慮幾點。驅(qū)動器的最大平均輸出電流必須大于計算值，且驅(qū)動器的最大柵極峰值電流必須等于或大于最大計算柵極峰值電流。驅(qū)動器的輸出電容必須能夠提供IGBT柵極充放電所需的柵極電荷。當選擇一個合適的驅(qū)動器時，驅(qū)動器數(shù)據(jù)表中所列出的每脈沖最大電荷必須被充分地考慮到。無論哪種應用，都可以很容易地通過使用DriverSel工具來選擇合適的驅(qū)動器。DriverSel是一款免費軟件工具，可從www.semikron.com下載。它基于上述的特點和方程，根據(jù)所選擇的IGBT模塊類型、并聯(lián)模塊的數(shù)量、柵極電阻、開關頻率以及集電極-發(fā)射極電壓計算出合適的IGBT驅(qū)動器。該工具可用于驅(qū)動器的計算，任何品牌和IGBT封裝的選擇，以及計算所需的柵極電荷和平均電流。