IGBT驅動器輸出計算

由于輸入電容的非線性，為了計算驅動器輸出功率，輸入電容可能只被應用到某種范圍。一種更為實際的確定驅動器輸出功率的方法是利用柵極電荷特性。

如何測量和確定柵極電荷

柵極電荷可以通過一個簡化的測試電路進行測量。當柵極電壓VGE用示波器進行測量時，柵極由一個恒流源（QG=I*t）驅動。所確定的柵極電荷曲線（圖3）可被用來計算驅動IGBT所需的每脈沖柵極電荷。

圖3柵極充電特性

總的刪極-發射極電壓可通過考慮所施加的柵極導通電壓VG(on)和關斷電壓VG(off)之差來進行計算。圖3中來自IGBT數據表的圖表顯示了在正象限和負象限的柵極電荷曲線。如果柵極電荷曲線只在正象限給出，則柵極電荷的幅值可由外插法讀出。即使在沒有柵極電荷曲線的情況下，通過使用輸入電容Cies=CGE+CGC這一準確度稍差的方法也能確定柵極電荷。

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(VG(on)-?fSW)。E等于柵極電荷乘以導通和關斷電壓的差值，

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。

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?QG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，

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4IGBT的電容和柵極電流

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。