IGBT驱动栅极电阻如何确定

IGBT驱动栅极电阻如何确定

IGBT驱动器中栅极电阻Rg的作用及选取方法
一、栅极电阻Rg的作用
1、消除栅极振荡
　　绝缘栅器件(IGBT、MOSFET)的栅射（或栅源）极之间是容性结构,栅极回路的寄生电感又是不可避免的,如果没有栅极电阻,那栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡,因此必须串联一个电阻加以迅速衰减.
2、转移驱动器的功率损耗
　　电容电感都是无功元件,如果没有栅极电阻,驱动功率就将绝大部分消耗在驱动器内部的输出管上,使其温度上升很多.
3、调节功率开关器件的通断速度
　　栅极电阻小,开关器件通断快,开关损耗小；反之则慢,同时开关损耗大.但驱动速度过快将使开关器件的电压和电流变化率大大提高,从而产生较大的干扰,严重的将使整个装置无法工作,因此必须统筹兼顾.
二、栅极电阻的选取
1、栅极电阻阻值的确定
　　各种不同的考虑下,栅极电阻的选取会有很大的差异.初试可如下选取：
IGBT额定电流(A)
50
100
200
300
600
800
1000
1500
Rg阻值范围(Ω)
10~20
5.10
3.7.5
5.6
1.3
1.2.2
2
0.1.5
不同品牌的IGBT模块可能有各自的特定要求,可在其参数手册的推荐值附近调试.
2、栅极电阻功率的确定
　　栅极电阻的功率由IGBT栅极驱动的功率决定,一般来说栅极电阻的总功率应至少是栅极驱动功率的2倍.
IGBT栅极驱动功率 P＝FUQ,其中：
F 为工作频率；
U 为驱动输出电压的峰峰值；
Q 为栅极电荷,可参考IGBT模块参数手册.
例如,常见IGBT驱动器(如TX-KA101)输出正电压15V,负电压-9V,则U=24V,
假设 F=10KHz,Q=2.8uC
可计算出 P=0.67w ,栅极电阻应选取2W电阻,或2个1W电阻并联.
三、设置栅极电阻的其他注意事项
1、尽量减小栅极回路的电感阻抗,具体的措施有：
a) 驱动器靠近IGBT减小引线长度；
b) 驱动的栅射极引线绞合,并且不要用过粗的线；
c) 线路板上的 2 根驱动线的距离尽量靠近；
d) 栅极电阻使用无感电阻；
e) 如果是有感电阻,可以用几个并联以减小电感.
2、IGBT 开通和关断选取不同的栅极电阻
　　通常为达到更好的驱动效果,IGBT开通和关断可以采取不同的驱动速度,分别选取 Rgon和Rgoff（也称 Rg+ 和 Rg- ）往往是很必要的.
　　IGBT驱动器有些是开通和关断分别输出控制,如落木源TX-KA101、TX-KA102等,只要分别接上Rgon和Rgoff就可以了.
　　有些驱动器只有一个输出端,如落木源TX-K841L、TX-KA962F,这就要在原来的Rg 上再并联一个电阻和二极管的串联网络,用以调节2个方向的驱动速度.
3、在IGBT的栅射极间接上Rge＝10－100K 电阻,防止在未接驱动引线的情况下,偶然加主电高压,通过米勒电容烧毁IGBT.落木源驱动板常见型号上(如：TX-DA962Dx、TX-DA102Dx)已经有Rge了,但考虑到上述因素,用户最好再在IGBT的栅射极或MOSFET栅源间加装Rge.