富士IGBT模块应用手册 -7章 门极驱动电路设计方法.pdf

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第7章

门极驱动电路设计方法

目录

1.驱动条件和主要特性的关系..............................................................................7-2

2.关于驱动电流...................................................................................................7-3

3.空载时间的设定................................................................................................7-5

4.驱动电路的具体实例........................................................................................7-6

5.驱动电路设计、实际安装的注意事项...............................................................7-7

本章中对IGBT的门极驱动电路的设计手法进行说明。

7-1
第7章门极驱动电路设计方法

1驱动条件和主要特性的关系

表7-1表述了IGBT的驱动条件与主要特性的关系。由于IGBT的主要特性是随VGE、RG变化的，需要配
合装置的设计目标进行设定。

表7-1IGBT的驱动条件与主要特性

主要特性+VGE上升–VGE上升RG上升

VCE(sat)减小－－

ton
减小－增加
Eon

toff
－减小增加
Eoff
开通浪涌电压增加－减小
关断浪涌电压－增加减小
dv/dt误触发增加减小减小

电流限制值增加－减小
*1
短路最大耐受量降低－增加(减小)

放射杂波增加－减小

*1
：在N系列IGBT中内置有过电流限制电路。这种情况下，对于RG的上升，短路最
大耐受量也增加。

1.1门极正偏压电压：+VGE（导通期间）

门极正偏压电压+VGE的推荐值为+15V，下面说明+VGE设计时应注意的事项。

(1)请将+VGE设计在G-E间最大额定电压VGES=±20Vmax.的范围内。
(2)电源电压的变动推荐在±10%范围内。

(3)导通期间的C-E间饱和电压（VCE（sat））随+VGE变化，+VGE越高饱和电压越低。

(4)+VGE越高，开通交换时的时间和损耗越小。

(5)+VGE越高，开通时（FWD反向恢复时）的对置支路越容易产生浪涌电压。
(6)即使是在IGBT断开的时间段内，由于FWD的反向恢复时的dv/dt会发生误动作，形成脉冲状的

集电极电流，从而产生不必要的发热。这种现象被称为dv/dt误触发，+VGE越高越容易发生。

(7)在U系列的IGBT的情况下，+VGE越高，短路电流值越高。

(8)+VGE越高，短路最大耐受量越小。

1.2门极反偏压电压：-VGE（阻断期间）

门极反偏压电压-VGE的推荐值为-5V到-15V。下面说明-VGE设计时应注意的事项。

(1)请将VGE设计在G-E间最大额定电压VGES=±20Vmax.的范围内。
(2)电源电压的变动推荐在±10%范围内。

(3)IGBT的关断特性依存于-VGE，特别是集电极电流开始关断部分的特性在很大程度上依存于-VGE。

因此，-VGE越大，关断交换时的时间和损耗越小。

7-2
第7章门极驱动电路设计方法

(4)dv/dt误触发在-VGE小的情况下也有发生，所以至少要设定在-5V以上。尤其是门极配线长的情况

下要注意。

1.3门极电阻：RG

门极电阻RG的数值，在说明书中用测定交换特性时的标准门极电阻值表示。请将该值当做门极电阻RG的大

致标准。以下说明RG设计时应注意的事项。

(1)交换特性在开通和关断时均依存于RG，RG越大，交换时间和交换损耗就越大，但交换时的浪涌电

压变小。

(2)dv/dt误触发在RG较大时变得不太容易发生。

(3)虽然N系列的IGBT的RG越大，短路最大耐受量会增加，但由于电流限制值减少，因此，必须注

意将装置的过电流跳闸水平设定在该限制值以下。当RG为标准门极电阻值（Tj=25℃）时，电流限
制最小值为额定电流值的2倍左右。

请在注意以上依存性的前提下，选定最适合的门极驱动条件。

2关于驱动电流

IGBT具有MOS门极构造，在交换时为了对该门极进行充放电，需要门极电流（驱动电流）从中流过。图7-1
表示门极充电电荷