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IGBT开关特性与门极电阻的关系

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深圳逸盛通科技河北快3走势图

时间 : 2018-09-19 20:47 浏览量 : 27

IGBT开关特性与门极电阻的关系


       外部门极电阻RG会影响IGBT的开关特性。IGBT的开关过程就是对门极输入电容的充放电过程,输入电容在开关过程中是变化的,而门极电阻可以通过限制门极脉冲电流(IG)的幅值来控制IGBT开通和关断的时间,如图2所示。

IGBT开通和关断时的门极电流示意图

图2  IGBT开通和关断时的门极电流示意图

IGBT开关损耗和开关时间与门极电阻RG的关系

图3  IGBT开关损耗和开关时间与门极电阻RG的关系

       减小门极电阻时需要考虑大电流快速开关带来的di/dt问题。过大的di/dt会通过回路杂散电感产生很高的电压尖峰,这个尖峰电压可由公式(1)得出:

                            igbt公式

       这种电压尖峰可以在IGBT的关断波形中观察到,如图4所示,阴影部分的面积代表对应的开关损耗。过大的瞬时电压尖峰叠加在IGBT的集电极和发射极上有可能损坏IGBT,尤其是在短路工况时,大电流关断IGBT会引起很大的di/dt。通常增大门极电阻可以减小Vstray,降低IGBT过压失效的风险。

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图4  IGBT开通与关断波形

       在半桥拓扑中,需要在上下桥臂开关切换之间加入互锁和死区时间,这时需要考虑门极电阻对开关时间的影响。比如较大的关断电阻RG(off)会延长IGBT的下降时间,这样实际的死区时间就有可能大于设置的最小死区时间,引起桥臂直通。

       过快的开关速度带来更高的dv/dt和di/dt,会造成更恶劣的EMI环境,实际应用中可能会对控制电路等产生干扰。图5描述了di/dt与门极电阻大小的关系。

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图5  IGBT开通关断过程中di/dt与门极电阻的RG的关系

       表1描述了IGBT开关特性与门极电阻变化的关系。

表1  IGBT开关特性和门极电阻的关系

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