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    IGBT驅動器中柵極電阻Rg的作用及選取方法

    一、柵極電阻Rg的作用
    1、消除柵極振蕩
      絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射(或柵源)極之間是容性結構,柵極回路的寄生電感又是不可避免的,如果沒有柵極電阻,那柵極回路在驅動器驅動脈沖的激勵下要產生很強的振蕩,因此必須串聯一個電阻加以迅速衰減。
    2、轉移驅動器的功率損耗
      電容電感都是無功元件,如果沒有柵極電阻,驅動功率就將絕大部分消耗在驅動器內部的輸出管上,使其溫度上升很多。
    3、調節功率開關器件的通斷速度
      柵極電阻小,開關器件通斷快,開關損耗;反之則慢,同時開關損耗大。但驅動速度過快將使開關器件的電壓和電流變化率大大提高,從而產生較大的干擾,嚴重的將使整個裝置無法工作,因此必須統籌兼顧。

    二、柵極電阻的選取
    1、柵極電阻阻值的確定
      各種不同的考慮下,柵極電阻的選取會有很大的差異。初試可如下選。

    IGBT額定電流(A)

    50

    100

    200

    300

    600

    800

    1000

    1500

    Rg阻值范圍(Ω)

    10~20

    5.6~10

    3.9~7.5

    3~5.6

    1.6~3

    1.3~2.2

    1~2

    0.8~1.5

    不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求,可在其參數手冊的推薦值附近調試。

    2、柵極電阻功率的確定
      柵極電阻的功率由IGBT柵極驅動的功率決定,一般來說柵極電阻的總功率應至少是柵極驅動功率的2倍。

    IGBT柵極驅動功率 P=FUQ,其中:
    F 為工作頻率;
    U 為驅動輸出電壓的峰峰值;
    Q 為柵極電荷,可參考IGBT模塊參數手冊。
    例如,常見IGBT驅動器(如TX-KA101)輸出正電壓15V,負電壓-9V,則U=24V,
    假設 F=10KHz,Q=2.8uC
    可計算出 P=0.67w ,柵極電阻應選取2W電阻,或2個1W電阻并聯。

    三、設置柵極電阻的其他注意事項
    1、盡量減小柵極回路的電感阻抗,具體的措施有:
    a) 驅動器靠近IGBT減小引線長度;
    b) 驅動的柵射極引線絞合,并且不要用過粗的線;
    c) 線路板上的 2 根驅動線的距離盡量靠近;
    d) 柵極電阻使用無感電阻;
    e) 如果是有感電阻,可以用幾個并聯以減小電感。

    2、IGBT 開通和關斷選取不同的柵極電阻
      通常為達到更好的驅動效果,IGBT開通和關斷可以采取不同的驅動速度,分別選取 Rgon和Rgoff(也稱 Rg+ 和 Rg- )往往是很必要的。
      IGBT驅動器有些是開通和關斷分別輸出控制,如落木源TX-KA101、TX-KA102等,只要分別接上Rgon和Rgoff就可以了。
      有些驅動器只有一個輸出端,如落木源TX-K841L、TX-KA962F,這就要在原來的Rg 上再并聯一個電阻和二極管的串聯網絡,用以調節2個方向的驅動速度。
    3、在IGBT的柵射極間接上Rge=10-100K 電阻,防止在未接驅動引線的情況下,偶然加主電高壓,通過米勒電容燒毀IGBT。落木源驅動板常見型號上(如:TX-DA962Dx、TX-DA102Dx)已經有Rge了,但考慮到上述因素,用戶最好再在IGBT的柵射極或MOSFET柵源間加裝Rge。

     

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