IGBT驱动器输出计算

由于输入电容的非线性，为了计算驱动器输出功率，输入电容可能只被应用到某种范围。一种更为实际的确定驱动器输出功率的方法是利用栅极电荷特性。

如何测量和确定栅极电荷

栅极电荷可以通过一个简化的测试电路进行测量。当栅极电压VGE用示波器进行测量时，栅极由一个恒流源（QG=I*t）驱动。所确定的栅极电荷曲线（图3）可被用来计算驱动IGBT所需的每脉冲栅极电荷。

图3栅极充电特性

总的删极-发射极电压可通过考虑所施加的栅极导通电压VG(on)和关断电压VG(off)之差来进行计算。图3中来自IGBT数据表的图表显示了在正象限和负象限的栅极电荷曲线。如果栅极电荷曲线只在正象限给出，则栅极电荷的幅值可由外插法读出。即使在没有栅极电荷曲线的情况下，通过使用输入电容Cies=CGE+CGC这一准确度稍差的方法也能确定栅极电荷。

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(VG(on)-fSW)。E等于栅极电荷乘以导通和关断电压的差值，

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。

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QG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，

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4IGBT的电容和栅极电流

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。