分析影響IGBT驅動電路性能參數的因素

　　1.2 IGBT的關斷初態

　　若Q1處于全導通狀態， 二極管D1處于截止狀態， 二極管中的電流為0， Uce為IGBT管壓降，Uge=Ug1， 輸入電壓由Ug1變為-Ug2， Cge和Cgc被反向充電， uge下降， 此時uge可表示為：

　　其中τi＝ (Rg+RG) (Cge+Cgc)

　　上式表明， τi越大， 關斷延遲時間越長。

　　1.3 導通至關斷的過程

　　IGBT在開關過程中， 可能會有電壓或電流的突變， 這將引起器件上電壓或電流尖峰的產生以及高頻諧波振鈴。這一現象有兩個不利點： 一是會產生電磁干擾， 二是會增加器件的應力。通常采取的應對措施是用緩沖吸收回路來抑制開關過程的突變。下面會分析一下電路中產生電壓或電流尖峰的原因。

　　首先是導通至關斷過程中的雜散電感極性會發生變化， IGBT極間電容在IGBT關斷時， 也會反向放電。

　　其次， 二極管D1導通時， 相應的D1中的電流iD1會上升。為了維持原先的電流， 儲存在L02中的磁能將釋放出來， L02的端電壓反向， 該電壓將使IGBT產生關斷過電壓， 即在CE兩端產生電壓尖峰。如果雜散電感L02足夠小， CE端電壓的尖峰只等于IGBT的管壓降(2V左右)。但由于CE端產生了電壓尖峰， 故使集電極電流iC有了一個負向的尖峰。

　　另外， 開通過程中， 由于二極管D1的反向恢復電流IRM將疊加在集電極電流iC上， 這也會使IGBT實際流過的電流存在一個尖峰， 這一尖峰可通過串聯在回路中的電阻上的電壓波形觀察。

　　2 實驗設計及結果分析

　　圖2所示為本實驗的電路連接圖， 其中R1取5Ω～20Ω； C1 取10000pF ～40000pF； R2 取20Ω～50Ω； C2是電解電容， 取值為1000μF～3000μF；C3是薄膜電容， 取值1.5μF； U是直流電壓源， 電壓為10V～100V。實驗時， 可通過改變R1、R2、C1、C2和U的大小來觀察各部分波形的變化， 以分析各個參數對整個電路的影響。其實驗時測試的波形如圖3所示。通過觀察和分析實驗波形的變化， 可以得出以下結論：

圖2 實驗電路連接圖

(a) GE端電壓波形