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首页 > 公司新闻 > 德国英飞凌BSM50GAL120DN2单管IGBT模块
公司新闻
德国英飞凌BSM50GAL120DN2单管IGBT模块
2023-07-01IP属地 湖北23

  栅极串联电阻对栅极驱动波形的影响

  栅极驱动电压的上升和下降速率对IGBT的开启和关闭过程有很大的影响。IGBT的MOS沟道直接受栅极电压控制,MOSFET部分的漏极电流控制双极部分的栅极电流,使得IGBT的导通特性主要由其MOSFET部分决定,因此IGBT的导通受栅极驱动波形影响较大。IGBT的关断特性主要取决于内部少数载流子的复合率,少数载流子的复合受MOSFET关断的影响,因此栅极驱动也影响IGBT的关断。

  在高频应用中,驱动电压的上升和下降速率应该更快,以提高IGBT的开关速率并降低损耗。

  正常情况下,IGBT开启越快,损耗越小。但是,如果开通时有续流二极管的反向恢复电流和吸收电容的放电电流,开通越快,IGBT承受的峰值电流越大,越容易造成IGBT损坏。此时应降低栅极驱动电压的上升速率,即增加栅极串联电阻的阻值,以抑制此电流的峰值。代价是较大的导通损耗。利用这种技术,可以将导通过程中的峰值电流控制在任意值。

  从分析可以看出,门极的串联电阻和驱动电路的内阻抗对IGBT的导通过程影响很大,而对关断过程影响很小。串联电阻小有利于加快关断速率,降低关断损耗,但过小会导致di/dt过大,集电极电压尖峰大。因此,串联电阻应根据具体设计要求综合考虑。

  栅极电阻也影响驱动脉冲的波形。电阻值过小会引起脉冲振荡,过大会使脉冲波形的前沿和后沿延迟变慢。IGBT的栅极输入电容Cge随着其额定电流容量的增加而增加。为了保持驱动脉冲的上升沿和下降沿速率相同,具有大电流容量的IGBT器件应该具有大的上升沿和下降沿充电电流。因此,栅极串联电阻的电阻值应随着IGBT电流容量的增加而减小。

  IGBT的驱动电路

  IGBT的驱动电路必须有两个功能:

  1.控制电路与被驱动的IGBT的栅极电隔离;

  2.提供合适的栅极驱动脉冲。可采用脉冲变压器、差动变压器和光电耦合器实现电气隔离。

  图3由分立元件组成的IGBT驱动电路

  图3是由分立元件如光耦合器组成的IGBT驱动电路。当输入控制信号时,光耦VLC导通,晶体管V2截止,V3导通,输出+15V的驱动电压。当输入控制信号为零时,VLC关断,V2和V4导通,输出-10V的电压。+15V和-10V电源应靠近驱动电路,驱动电路输出端和电源接地端至IGBT栅极和发射极的导线应为双绞线,长度不超过0.5m

  图4是由集成电路TLP250组成的驱动器。

  图4示出了由集成电路TLP250组成的驱动器。TLP250内置光耦的隔离电压可以达到2500V,上升和下降时间小于0.5μs,输出电流达到0.5A,可以直接驱动50 A/1200 V以内的IGBT..加入推挽放大晶体管后,可以驱动电流容量更大的IGBT。TLP250构成的驱动器体积小,价格便宜,是无过流保护的IGBT驱动器中的理想选择。