IGBT驱动器输出性能的计算

4、驱动器输出功率和栅极电流
驱动IGBT所需触发电路的单独功率可被视作是预期开关频率和能量的函数，该能量用于对IGBT进行充放电。驱动器输出功率PGD(out)等于电能E乘以开关频率fSW，PGD(out)=EfSW。E等于栅极电荷乘以导通和关断电压的差值，E=QG(VG(on) - VG(off))。因此，驱动器的输出功率与栅极电荷、导通和关断电压以及开关频率有关，PGD(out)=QG(VG(on) - VG(off)) fSW。
对于IGBT驱动器电路的另一个关键要求是要有足够的电流可用于IGBT输入电容的充放电，从而导通和关断IGBT。栅极电流可用IGBT输入电容充电（图4）的方程来计算。所计算出的栅极电流是驱动器输出级每通道的最小平均输出电流，IG=IGE+ IGC= QGfSW。IGBT的开关时间受IGBT栅极的充放电控制。如果栅极峰值电流增大，则导通和关断时间将变短，且开关损耗减少。这显然也影响其他开关参数，如必须被监视的过电压应力。栅极充电电流可由栅极电阻RG(on)和RG(off)控制。理论峰值电流可以很容易计算出，IGPEAK=(VG(on) - VG(off))/(RG+RG(int))。这里，IGBT模块的内部栅极电阻RG(int)必须加以考虑。而在实际中，杂散电感使峰值电流小于可能的理论值。在某个IGBT驱动器的数据表中，所给出的最大峰值电流是当栅极电阻为最小值时的电流。如果这两个最大和最小的范围都超过了，其结果是驱动器的输出可能会受到损害。

图 4 IGBT 的电容和栅极电流

5、IGBT 驱动器的选择
选取合适的IGBT驱动器需要考虑几点。驱动器的最大平均输出电流必须大于计算值，且驱动器的最大栅极峰值电流必须等于或大于最大计算栅极峰值电流。驱动器的输出电容必须能够提供IGBT栅极充放电所需的栅极电荷。当选择一个合适的驱动器时，驱动器数据表中所列出的每脉冲最大电荷必须被充分地考虑到。无论哪种应用，都可以很容易地通过使用DriverSel工具来选择合适的驱动器。DriverSel是一款免费软件工具，可从www.semikron.com下载。它基于上述的特点和方程，根据所选择的IGBT模块类型、并联模块的数量、栅极电阻、开关频率以及集电极-发射极电压计算出合适的IGBT驱动器。该工具可用于驱动器的计算，任何品牌和IGBT封装的选择，以及计算所需的栅极电荷和平均电流。