IGBT驱动电路参数计算详解.docx

IGBT 驱动电路参数计算详解大功率 IGBT 模块在使用中驱动器至关重要,本文介绍在特定应用条件下 IGBT 门极驱动性能参数的计算方法,经验公式及有关 CONCEPT 驱动板的选型标准,得出的一些参数值可以作为选择一款合适 IGBT 驱动器的基本依据。 1 门极驱动的概念 IGBT 存在门极- 发射极电容 Cge ,门极- 集电极电容 Cgc ,我们将 IGBT 的门极等效电容定义为 Cg ,门极驱动回路的等效电路如下图所示: 其本质是:一个脉冲电压源向 RC 电路进行充放电,对于这个电压源,有 2 个物理量我们需要关心, 1. 它的功率; 2. 它的峰值电流。 2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。为了实现此功能,驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压 VGE_on ,或者是对门极进行放电至门极关断电压 VGE_off 。门极电压的两种电平间的转换过程中,在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。这个参数我们称为驱动功率 PDRV 。驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。驱动功率可以从门极电荷量 QGate ,开关频率 fIN ,以及驱动器实际输出电压摆幅Δ VGate 计算得出: P DRV =Q Gate *f IN*ΔV Gate (Eq. 1) 备注: P DRV : 驱动器每通道输出功率; f IN: IGBT 开关频率; Q Gate :IGBT 门极电荷,可从规格书第一页查出,不同 IGBT 该数值不同; ΔV Gate : 门极驱动电压摆幅,等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。如果门极回路放置了一个电容 CGE ( 辅助门极电容) ,那么驱动器也需要对该电容进行充放电,如图 1 所示: 图 1. 带外接阻容的门级驱动只要 CGE 在一个周期内被完全的充放电,那么 RGE 值并不影响所需驱动功率。驱动功率可以从以下公式得出: P DRV =Q GATE *f IN*ΔV GATE +C GE*f IN*ΔV GATE 2 (Eq. 2) 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 变换器的总输出功率在 concept 公司智能驱动板说明书中被标明了,对于半桥电路驱动器,由于总变换器功率被标明了,因此总输出功率的一半即是每个通道的功率。另外,还有一部分功率损失在驱动电路元件中。总功率损耗通常是由一个静态的、固定的损耗加上最终驱动损耗组成。 Concept 驱动板静态损耗描述如下: IHD215/280/680 每个通道 IHD580FX 每个通道 IGD608/615AX 整个板 IGD508/515EX (无光藕元件) 在 IGD508/515 中,光藕的发送及接收所损失的功率应被计算在内。光藕接收器所用的 5V 电源是由外部 16V 供电电源线性变换得来,这部分的损耗应该用+ 16V 乘以电流计算,而不是用+ 5V 计算。每个通道的静态损耗也可通过测量得到,具体如下: 断开输入侧的电压供应( DC/DC 变换器的逆流), 16V 的电压直接加