栅极电阻Rg的作用 - IGBT栅极驱动的驱动条件和栅极电阻Rg的作用

　　四、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。

　　五、igbt驱动器如何选择？

　　1 确定igbt门极容量

　　在设计和选购igbt 驱动器之前，必须首先知道igbt 的门极负荷q，这是一个十分重要的参数，但在igbt 的技术参数中生产厂家一般并不直接给出，而需要我们借助其它参数得到。igbt 具有mosfet 的输入级，在igbt的技术资料中往往有一个参数ciss，一般我们把它叫作输入电容，该电容的测试往往是在ugs=0，uos=25v，f=1mhz 的情况下进行，由于密勒效应， 该值往往比在ugs= o v 时要小，根据实践经验，igbt 的输入电容一般满足下面的公式 　cin≈5ciss 　一般simens 和 eupec 公司的igbt 满足上述公式。知道了igbt 的输入电容cin，门极的负荷可以由下面公式得到 q=∫oidt= cin △ u。 △ u 代表门极的驱动电压，大多数的igbt 开通电压+15v，关断电压-5v，因而△u= 2 0 v ， 如应用十分广泛的e x b 8 4 1 系列。高电压、大电流igbt 往往开通关断均为15v，因而△ u= 3 0 v 。

　　2 开关频率确定

　　开关频率的大小不仅影响系统的控制精度，而且影响系统的整体性能，如运行效率，噪声指标。开关频率是所有电力电子变换器的一个重要参数。根据igbt 的门极容量，储存在igbt 输入电容中的能量可以计算得到每个脉冲周期栅极充放电各一次，因而驱动一只igbt 的功率为：f 为开关频率。驱动器的平均输出电流iout可以这样得到：p=iout * △u 比较上面两式q=iout / f 驱动器的平均电流在数据文档可以找到，则igbt的最大允许开关频率可以得到： 。

　　3 门极驱动电阻rg的选取

　　igbt的开关时间是由驱动器对igbt的输入电容的充放电来控制，增加门极输出电流，igbt 开通时间和关断时间会相应缩短，开关损耗也会降低，rg主要是用来限制门极输出的降值电流， rg可由下式确定： rg = △u / ipeak ipeak一般可以在驱动器数据文档中找到。有些情况下，充放电峰值电流不同，门极电阻可以分别选取。

　　4 igbt驱动器的比较选择

　　4.1 光电耦合和变压器耦合式比较 　光电耦合隔离式采用直流电源，输出脉冲宽度可调。通过检测集电极电压实现过电流保护。具有使用方便稳定性好的优点。缺点是双侧均采用电源，电路复杂。比如exb841驱动器，光电耦合器输入与输出之间耐压一般较低为交流2500v，但实际使用中设备承受力不符合其条件，给使用带来限制。另外，一旦igbt 烧坏，驱动器受到损坏给维修带来不便且不经济。 　变压器耦合隔离式不用专设的电源，线路简单， 输入输出间耐压高， 成本低、响应快。缺点是igbt 关断期间得不到持续的反向门极电压，抗干扰能力差，且输出脉冲宽度不可调，不能实现过电流保护，并且由于漏感的存在使绕组的绕制工艺复杂容易出现振荡。

　　4.2 igbt 驱动器选择 　目前市场上可见的驱动器：光电耦合隔离驱动器有日本富士exb841，国内落木源电子ka101，日本英达hr065等。变压器隔离式驱动器有美国unitrode公司uc3724-3725系列，还有专用的用来驱动一个桥臂上2个igbt的美国ir公司的ir2110及国内落木源电子的kd303，还有德国西门子公司的skh121等。可供选用的范围很广，应用方便。但使用时应注意过电流问题， 比如exb841 系列驱动器，采用era34-10 型快速二极管， 导通电压为3v ， 反向耐压采用与igbt 相同的等级。可以实现自身过电流保护，但若igbt 过电流对其寿命是有影响的。解决办法是： ①反串稳压管， 限制igbt 的电流为200a，使工作稳定可靠且电路简单;②采用电流传感器进行直接限流。