半桥式电路中的IGBT尤其常见于马达控制应用。图腾柱式(totem pole)布局创造出一种需要最佳栅极电阻设计的场景。优化步骤是基于开关功耗、产生的EMI,击穿电流和故障触发之间的权衡。所有这些因素都随应用环境变化,包括汇流排电压和开关电流量,这些综合起来确定IGBT的大小。 IGBT的大小决定器件的寄生元件,包括相关电容。一旦知道了寄生和系统参数,就可以选择最佳的栅极电阻值。
在设计半桥式布局中的栅极驱动时,应认真考虑图1中Rg_on和Rg_off 的值。较低的Rg_on值会使IGBT 的速度更快,因此能够减少开关能耗。由于开关时间减少,高电压和高电流状况持续的时间较短。然而,快速开关速度可能会产生一些负面效应,如EMI 增加,并可能会出现意外的击穿电流。在这些负面效应中,本文将介绍的是意料之外的击通电流。如图1所示,该击穿电流会透过将相反IGBT 栅极充电至超过阈值电压的点而导致寄生导通。当一个IGBT 导通时,会对相反IGBT 栅极施加上升的dvce/dt 电压。上升电压为米勒电容 (Cgc) 充电。因此,充电电流可透过下列方程式描述︰
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