【慧聰電子網(wǎng)】用于控制、調(diào)節(jié)和開關(guān)的功率半導(dǎo)體器件需要較高的電壓和較大的電流贡金。功率半導(dǎo)體器件的開關(guān)動作受柵極電容的充放電控制,而柵極電容的充放電通常又受柵極電阻的控制。通過使用典型的+15V控制電壓(UG(on)),IGBT導(dǎo)通,負輸出電壓為-5、-8瞻颂、-15V時,IGBT關(guān)斷魔辉。IGBT的動態(tài)性能可通過柵極電阻值來調(diào)節(jié)地混。柵極電阻影響IGBT的開關(guān)時間爹嘁、開關(guān)損耗及各種其他參數(shù),從電磁干擾(EMI)到電壓和電流的變化率远驹。因此,柵極電阻必須根據(jù)具體應(yīng)用的參數(shù)仔細地選擇和優(yōu)化梧部。
1. 柵極電阻影響IGBT開關(guān)特性
每個IGBT開關(guān)特性的設(shè)定受外部電阻RG的影響项驮。由于IGBT的輸入電容在開關(guān)期間是變化的,必須被充放電,柵極電阻通過限制導(dǎo)通和關(guān)斷期間柵極電流(IG)脈沖的幅值來決定充放電的時間(見圖1)。由于柵極峰值電流的增加,導(dǎo)通和關(guān)斷的時間將會縮短且開關(guān)損耗也會減少,減小RG(on)和RG(off)的阻值會增大柵極峰值電流泊嗤。當減小柵極電阻的阻值時,需要考慮的是大電流被過快地切換時所產(chǎn)生的電流隨時間變化特性di/dt洛淑。電路中存在雜散電感在IGBT上產(chǎn)生大的電壓尖峰,這一效果可在圖2所示的IGBT關(guān)斷時波形圖中觀察到。圖中的陰影部分顯示了關(guān)斷損耗的相對值垮袭。集電極-發(fā)射極電壓UCE上的瞬間電壓尖峰可能會損壞IGBT,特別是在短路關(guān)斷操作的情況下,可以通過增加柵極電阻的值來減小Ustray,以消除由于過電壓帶來的IGBT被損毀的風險驻碉“谝郑快速的導(dǎo)通和關(guān)斷會導(dǎo)致du/dt和di/dt較高,因此會產(chǎn)生更多的電磁干擾(EMI),從而可能導(dǎo)致電路故障。
使用柵極電阻控制IGBT開關(guān)
保護IGBT的續(xù)流二極管的開關(guān)特性也受柵極電阻的影響,并限制柵極阻抗的最小值须鼎。這意味著IGBT的導(dǎo)通開關(guān)速度只能提高到一個與所用續(xù)流二極管反向恢復(fù)特性相兼容的水平鲸伴。柵極電阻的減小不僅增大了IGBT的過電壓應(yīng)力,而且由于IGBT模塊中diC/dt的增大,也增大了續(xù)流二極管的過壓極限。通過使用特殊設(shè)計和優(yōu)化的帶軟恢復(fù)功能的CAL(可控軸向壽命)二極管,可以使得反向峰值電流小,從而使橋路中IGBT的導(dǎo)通電流小晋控。
責任編輯：趙博
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