​ IGBT驱动电阻Rg 选型推荐

一、前言

IGBT凭借出色的高电压大电流特点，在电力电子领域中应用越来越广泛，作为绝缘栅控制的少子器件，其驱动电路的设计关乎着IGBT能否可靠运行，故驱动电阻Rg的选型的重要性对于IGBT应用来说就至关重要。

但Rg的选型是一个十分复杂的工作，简单来说减小Rg 会让导通和关断时间缩短且开关损耗也会相应的减小，但引发的门极振荡和高速的di/dt与dv/dt 可能会对系统带来负面的影响。同样的增加Rg,虽然可以避免上述的一些问题，但除了会增加开关的延迟外，对系统保护与IGBT 自身的保护以及散热设计也会产生程度不一的影响。

2、选型分析

因为电路中必然存在杂散电感，所以减小Rg 时必须考虑di/dt 所产生的影响，过高的di/dt 除了会在IGBT 关断时产生过大的峰值电压以致于产存在过压击穿的风险外，在开通时也容易造成二极管反向恢复电流过大及IGBT内部的闩锁(latch-up)进而导致失效。

同时过高的dv/dt 与di/dt 也会引发更高的共模与差模噪声，导致驱动电路甚至其它器件的误动作。当增大Rg时必须考虑关断延时与门极电压抬升的影响，关断时间延长而造成死区的设置不足，除了会增大上下管直通的可能性，在IGBT上下管开关断的过程中，产生的飘移电流会通过门极电阻，所以会给关断状态下的IGBT 提供了更高的误导通的风险。

给予足够的负压值作关断以防止误导通是最常见的作法,但是过大的负压除了进一步增加开通的延迟外，同时也也会加快IGBT 关断的速度，增加过压击穿的风险。

门极电阻也决定了短路承受电流的时间与门极电压的抬升的高度，过小的Rg 会缩短IGBT 短路电流可以承受的时间，造成保护不及。但过大的Rg 也会促使短路电流的进一步增加，同样可能会导致IGBT的闩锁或瞬间过温进而失效。另外Rg 也影响了IGBT 切换的损耗，进而会影响模块稳态操作时内部温度升高降低异常操作的余量。

3、选型建议

设置栅极电阻时，会涉及到很多实际问题，故此处给出了涉及栅电阻时的注意事项：

a) 栅电阻尽量靠近IGBT减小引线长度； 

b) 驱动的栅射极引线绞合，并且不要用过粗的线； 

c) 线路板上的 2 根驱动线的距离尽量靠近并平行差分走线； 

d) 栅极电阻尽量使用无感电阻； 

e) 如果是有感电阻，可以用几个并联以减小电感。

f) 栅极电阻应尽量靠近IGBT栅极

设置栅极电阻时，对其功率建议如下：

P turn on = F × Qg × +Vge + Cies × (−Vge)

P(turn on) = P(turn off )

P(driving) = P(turn on) + P(turn off )

 = F × Qg × +Vge + Cies × −Vge

选用门极电阻的功率等极必须大于计算总功耗的2 倍以上。

P(turn on)：开通时损耗在Rg 的功耗；

P(turn off)：关断时损耗在Rg 的功耗；

P(driving) : 损耗在Rg 的总功耗；

+Vge：正向偏置电源电压；

-Vge：反向偏置电源电压；

F：开关频率；

Qg：从0V 到+Vge 为止的充电电荷量；

Cies：IGBT 输入电容；

4、驱动电阻Rg变化影响特性关系

在特定驱动情况下，栅极电阻变化与IGBT参数特性变化如下表1所示。

表1：栅极电阻与IGBT特征参数关系表

5、君芯IGBT单管及模块Rg选型推荐表

表2：IGBT单管Rg选型推荐表

表3：IGBT模块Rg选型推荐表

6、总结：

     栅极电阻Rg的选型是一个关乎系统稳定性的工作，通常是由工程师根据实际的性能要求调整而定，但通过君芯的选型建议，可以加快该工作的进度，确保客户能够较快应用君芯产品。