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对于设计一个驱动器来说,如何确定IGBT 的门极电荷添加时间:2017-12-10

确定IGBT 的门极电荷

瑞健电气有限公司对于生产的产品是如何确定IGBT 的门极电荷,给大家一个普通说明,对于设计一个驱动器来说,最重要的参数是门极电荷QG(门极电压差时的IGBT 门极总电荷),如果在IGBT 数据手册中能够找到这个参数,那么我们就可以运用公式计算出:

门极驱动能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]

门极驱动功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW

驱动器总功率 P = PG + PS(驱动器的功耗)

平均输出电流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW

最高开关频率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)

峰值电流IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min

其中的 RG min = RG extern + RG intern

fsw max. : 最高开关频率IoutAV :单路的平均电流QG : 门极电压差时的 IGBT门极总电荷RG extern : IGBT 外部的门极电阻RG intern : IGBT 芯片内部的门极电阻但是实际上在很多情况下,数据手册中这个门极电荷参数没有给出,门极电压在上升过程中的充电过程也没有描述。

这时候最好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices -

Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)

所给出的测试方法测量出开通能量E,然后再计算出QG。

E = ∫IG · ΔUGE · dt= QG · ΔUGE

这种方法虽然准确但太繁琐,一般情况下我们可以简单地利用IGBT数据手

册中所给出的输入电容Cies值近似地估算出门极电荷:

如果IGBT数据表给出的Cies的条件为VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的认为Cin=4.5Cies,

门极电荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 4.5

Cies : IGBT的输入电容(Cies 可从IGBT 手册中找到)

如果IGBT数据表给出的Cies的条件为VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz,那么可以近似的认为Cin=2.2Cies,

门极电荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 2.2

Cies : IGBT的输入电容(Cies 可从IGBT 手册中找到)

如果IGBT数据手册中已经给出了正象限的门极电荷曲线,那么只用Cies 近似计算负象限的门极电荷会更接近实际值:

门极电荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 4.5

-- 适用于Cies 的测试条件为 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT

门极电荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 2.2 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 2.2

-- 适用于Cies 的测试条件为 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT

当为各个应用选择IGBT驱动器时,必须考虑下列细节:

· 驱动器必须能够提供所需的门极平均电流IoutAV 及门极驱动功率PG。驱动器的最大平均输出电流必须大于计算值。

ORIGA无杆气缸

· 驱动器的输出峰值电流IoutPEAK 必须大于等于计算得到的最大峰值电流。

目前销售产品有以下几个方面:

富士,三菱,INFINEON,SEMIKRON,SANREX,IR,IXYS,ONSEMI,TOSHIBA,仙童,扬州四菱等公司的IGMT,IPM,整流桥,MOSFET,快恢复,TVS等半导体及功率驱动器件LEM,托肯,中旭,CDE,RUBYCON,NICHICON,日立,RUBYCON,EACO,ROCK等公司的电压电流传感器,电解电容,无感电容。IR,UC,MAXIM,AD,TI,PHILIP,SHARP,富士通等公司军用,民用控制IC及光台湾SUNON(建准)公司全系列工业散热风扇。

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