驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)性能的影響(CPSS)

1、鄭姿清鄭姿清 （Infineon）英飛凌科技（中國(guó)）有限公司英飛凌科技（中國(guó)）有限公司驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)關(guān)性開(kāi)關(guān)性能的影響能的影響遇到的問(wèn)題 雙脈沖實(shí)驗(yàn)測(cè)得的開(kāi)關(guān)損耗與產(chǎn)品規(guī)格書(shū)不同 母排的雜散電感 測(cè)量的誤差，比如探頭的耦合參數(shù)，帶寬，延時(shí) 驅(qū)動(dòng)電路的參數(shù)不同 （Rgon，Rgoff，Cge，Lg） 如何判斷柵極電阻值選取是否合適？ 如何通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)參數(shù)來(lái)優(yōu)化IGBT開(kāi)關(guān)性能？2set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.IGBT的開(kāi)通要注意什么？ 開(kāi)通損耗。避免過(guò)大導(dǎo)致器件發(fā)熱 開(kāi)通時(shí)

2、橋臂電流的di/dt。尤其要注意低溫小電流時(shí)，二極管反向恢復(fù)特性 是否有隱含電阻 3set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極電阻Rg） 隨著Rgon的增大，無(wú)論是開(kāi)通di/dt還是dv/dt都會(huì)相應(yīng)地減小，開(kāi)通特性就會(huì)變軟 隨著Rgon的增大，通損耗迅速增大 4set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.Rgon=0.9ohmdi/dt=6128A/usEon=196mJ

3、Rgon=4.7ohmdi/dt=3283A/usEon=650mJRgon=2.6ohmdi/dt=4270A/usEon=437mJ驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極電阻Rg） Rgon的減小也不是沒(méi)有底線的，且底線和其他測(cè)試因素相關(guān)。（比如Ls，反并的續(xù)流二極管） 5set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.Rgon=1.5ohmIC=600ARgon=1.5ohmIC=60A驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極電阻Rg） 反并的續(xù)流二極管的變化 6set dateCopyright Infin

4、eon Technologies AG 2015. All rights reserved.Rgon=1.5ohmIC=600ARgon=1.5ohmIC=60A驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極電容Cge） 限制IGBT開(kāi)通時(shí)的di/dt 降低di/dt和dv/dt之間的聯(lián)動(dòng)效應(yīng) 7set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.-20-10010203040Vge (V)驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極電容Cge） 使用Cge并減小Rgon可以實(shí)現(xiàn)相近的開(kāi)通di/dt，但其dv/dt會(huì)更高 增加的柵

5、極電容需要更大的柵極驅(qū)動(dòng)電流，這需要更高電流峰值的驅(qū)動(dòng)器 這個(gè)電容要選擇精度好，溫漂小的一類(lèi)介質(zhì)電容 8set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.Rgon=2.6ohm，無(wú)Cgedi/dt=4270A/usEon=437mJRgon=1.7ohm，Cge=46nFdi/dt=4324A/usEon=386mJ驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極回路電感Lg） IGBT模塊內(nèi)部，端子到芯片的電感 驅(qū)動(dòng)板連接到IGBT的電感 柵極驅(qū)動(dòng)板上的回路電感 9set dateCopyright Infineon

6、Technologies AG 2015. All rights reserved.回路電感最小回路電感中等回路電感最大驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT開(kāi)通的影響（柵極回路電感Lg） 柵極線纜越長(zhǎng)，IGBT開(kāi)通的速度越快，開(kāi)通損耗越小 增大柵極回路電感和減小柵極電阻的結(jié)果非常相似。 柵極回路電感大可能會(huì)導(dǎo)致柵極電壓振蕩和系統(tǒng)不穩(wěn)定 10set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.短雙絞線di/dt=6128A/usEon=196mJ長(zhǎng)雙絞線di/dt=6920A/usEon=87mJIGBT的關(guān)斷要注意哪些參數(shù) 關(guān)

7、斷損耗 dv/dt VCE過(guò)壓 寄生導(dǎo)通現(xiàn)象 其它 （負(fù)壓關(guān)斷） 11set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT關(guān)斷的影響 由于IGBT芯片工藝不同，Rgoff對(duì)關(guān)斷峰值電壓的影響也隨之改變 有些IGBT的關(guān)斷峰值電壓甚至?xí)S著關(guān)斷柵極電阻的增大而升高 增大Rgoff可以減小dv/dt 12set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.Rgoff=0.9ohmVCEmax=1.53kVRgo

8、ff=1.7ohmVECEmax=1.74kV驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT關(guān)斷的影響 關(guān)斷電阻大對(duì)IGBT米勒寄生開(kāi)通也是不利的 13set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.驅(qū)動(dòng)參數(shù)對(duì)IGBT關(guān)斷的影響 基于場(chǎng)終止技術(shù)的芯片，它的Rgoff對(duì)關(guān)斷損耗的影響很小 IGBT的關(guān)斷損耗更多是芯片本身原因（工藝，工作電流），以及主回路總的雜散電感的影響。 14set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.總結(jié) 15set dateCopyright Infineon Technologies AG 2015. All rights reserved.柵極驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)如何優(yōu)化 柵極回路電感要盡可能小 開(kāi)通的驅(qū)動(dòng)參數(shù)選擇要考慮低溫小電流時(shí)的承受能力 不優(yōu)先考慮使用柵極電容，如果要用必須選擇溫漂小的類(lèi)介質(zhì)電容