IGBT驅動器輸出性能的計算

4、驅動器輸出功率和柵極電流
驅動IGBT所需觸發電路的單獨功率可被視作是預期開關頻率和能量的函數，該能量用于對IGBT進行充放電。驅動器輸出功率PGD(out)等于電能E乘以開關頻率fSW，PGD(out)=EfSW。E等于柵極電荷乘以導通和關斷電壓的差值，E=QG(VG(on) - VG(off))。因此，驅動器的輸出功率與柵極電荷、導通和關斷電壓以及開關頻率有關，PGD(out)=QG(VG(on) - VG(off)) fSW。
對于IGBT驅動器電路的另一個關鍵要求是要有足夠的電流可用于IGBT輸入電容的充放電，從而導通和關斷IGBT。柵極電流可用IGBT輸入電容充電（圖4）的方程來計算。所計算出的柵極電流是驅動器輸出級每通道的最小平均輸出電流，IG=IGE+ IGC= QGfSW。IGBT的開關時間受IGBT柵極的充放電控制。如果柵極峰值電流增大，則導通和關斷時間將變短，且開關損耗減少。這顯然也影響其他開關參數，如必須被監視的過電壓應力。柵極充電電流可由柵極電阻RG(on)和RG(off)控制。理論峰值電流可以很容易計算出，IGPEAK=(VG(on) - VG(off))/(RG+RG(int))。這里，IGBT模塊的內部柵極電阻RG(int)必須加以考慮。而在實際中，雜散電感使峰值電流小于可能的理論值。在某個IGBT驅動器的數據表中，所給出的最大峰值電流是當柵極電阻為最小值時的電流。如果這兩個最大和最小的范圍都超過了，其結果是驅動器的輸出可能會受到損害。

圖 4 IGBT 的電容和柵極電流

5、IGBT 驅動器的選擇
選取合適的IGBT驅動器需要考慮幾點。驅動器的最大平均輸出電流必須大于計算值，且驅動器的最大柵極峰值電流必須等于或大于最大計算柵極峰值電流。驅動器的輸出電容必須能夠提供IGBT柵極充放電所需的柵極電荷。當選擇一個合適的驅動器時，驅動器數據表中所列出的每脈沖最大電荷必須被充分地考慮到。無論哪種應用，都可以很容易地通過使用DriverSel工具來選擇合適的驅動器。DriverSel是一款免費軟件工具，可從www.semikron.com下載。它基于上述的特點和方程，根據所選擇的IGBT模塊類型、并聯模塊的數量、柵極電阻、開關頻率以及集電極-發射極電壓計算出合適的IGBT驅動器。該工具可用于驅動器的計算，任何品牌和IGBT封裝的選擇，以及計算所需的柵極電荷和平均電流。