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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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