IGBT開(kāi)關(guān)特性與門(mén)極電阻的關(guān)系

       外部門(mén)極電阻RG會(huì )影響IGBT的開(kāi)關(guān)特性。IGBT的開(kāi)關(guān)過(guò)程就是對門(mén)極輸入電容的充放電過(guò)程，輸入電容在開(kāi)關(guān)過(guò)程中是變化的，而門(mén)極電阻可以通過(guò)限制門(mén)極脈沖電流（IG）的幅值來(lái)控制IGBT開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間，如圖2所示。

圖2  IGBT開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)的門(mén)極電流示意圖

圖3  IGBT開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)時(shí)間與門(mén)極電阻RG的關(guān)系

       減小門(mén)極電阻時(shí)需要考慮大電流快速開(kāi)關(guān)帶來(lái)的di/dt問(wèn)題。過(guò)大的di/dt會(huì )通過(guò)回路雜散電感產(chǎn)生很高的電壓尖峰，這個(gè)尖峰電壓可由公式（1）得出：

       這種電壓尖峰可以在IGBT的關(guān)斷波形中觀(guān)察到，如圖4所示，陰影部分的面積代表對應的開(kāi)關(guān)損耗。過(guò)大的瞬時(shí)電壓尖峰疊加在IGBT的集電極和發(fā)射極上有可能損壞IGBT，尤其是在短路工況時(shí)，大電流關(guān)斷IGBT會(huì )引起很大的di/dt。通常增大門(mén)極電阻可以減小Vstray，降低IGBT過(guò)壓失效的風(fēng)險。

圖4  IGBT開(kāi)通與關(guān)斷波形

       在半橋拓撲中，需要在上下橋臂開(kāi)關(guān)切換之間加入互鎖和死區時(shí)間，這時(shí)需要考慮門(mén)極電阻對開(kāi)關(guān)時(shí)間的影響。比如較大的關(guān)斷電阻RG(off)會(huì )延長(cháng)IGBT的下降時(shí)間，這樣實(shí)際的死區時(shí)間就有可能大于設置的最小死區時(shí)間，引起橋臂直通。

       過(guò)快的開(kāi)關(guān)速度帶來(lái)更高的dv/dt和di/dt，會(huì )造成更惡劣的EMI環(huán)境，實(shí)際應用中可能會(huì )對控制電路等產(chǎn)生干擾。圖5描述了di/dt與門(mén)極電阻大小的關(guān)系。

圖5  IGBT開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程中di/dt與門(mén)極電阻的RG的關(guān)系

       表1描述了IGBT開(kāi)關(guān)特性與門(mén)極電阻變化的關(guān)系。

表1  IGBT開(kāi)關(guān)特性和門(mén)極電阻的關(guān)系