IGBT柵極串聯(lián)電阻對驅動波形的影響
柵極驅動電壓的上升、下降速率對IGBT的開通和關斷過程有著較大的影響。
在高頻應用場合，驅動電壓的上升、下降速率應盡量快一些，以提高IGBT
的開關速度，降低損耗。減小柵極串聯(lián)電阻，可以提高IGBT 的開關速度，降低
開關損耗，用戶可根據實際應用的頻率范圍，選擇合適的柵極驅動電阻，也可以
選擇開通和關斷不同的柵極串聯(lián)電阻值。
在正常情況下IGBT 的開通速度越快，損耗越小。但在開通過程中如有續(xù)流
二極管的反向恢復電流和吸收電容的放電電流，則開通的越快，IGBT 承受的峰
值電流越大，越容易導致IGBT 損壞。因此應該降低柵極驅動電壓的上升速率,
既增加柵極串聯(lián)電阻的阻值，抑制該電流的峰值。其代價是較大的開通損耗。利
用此技術，開通過程的電流峰值可以控制在任意值。
由以上分析可知，柵極串聯(lián)電阻和驅動電路內阻抗對IGBT開通過程影響較
大，而對關斷過程影響小一些，串聯(lián)電阻小有利于加快關斷速度，減小關斷損耗。
但過小會導致di/dt 過大，產生較大的集電極電壓尖峰。因此對串聯(lián)電阻要根據
具體設計要求全面綜合考慮。
柵極驅動電阻對驅動脈沖的波形也有影響。電阻值過小時會造成脈沖振蕩，
過大時脈沖的前后沿會發(fā)生延遲或變緩。IGBT 柵極輸入電容Cge隨著其額定容
量的增加而增大。為了保持相同的脈沖前后沿速率，對于電流容量大的IGBT 器
件，應提供較大的前后沿充電電流。為此，柵極串聯(lián)的電阻的阻值應隨著IGBT
電流容量的增大而減小。
4. IGBT的驅動電路
在設計中比較常見的驅動電路有：⑴光耦驅動電路，光耦驅動電路是現(xiàn)代逆
變器和變頻器設計時被廣泛采用的一種電路，由于線路簡單，可靠性高，開關性
能好，被許多逆變器和變頻器廠家所采用。由于驅動光耦的型號很多，所以選用
的余地也很大。驅動光耦選用較多的主要有東芝的TLP系列，夏普的PC系列，
惠普的HCLP系列等；⑵ 集成塊驅動電路，主要有IR的IR2111，IR2112，
IR2113等，三菱的EXB系列，M57959，M57962等。
IGBT 的驅動電路必須具備兩個功能：一是實現(xiàn)控制電路與被驅動IGBT 的
柵極隔離；二是提供合適的柵極驅動脈沖，實現(xiàn)電隔離可以采用脈沖變壓器、微
分變壓器和光電耦合器。
5. IGBT的過流保護
IGBT 的過流保護電路可以分為兩類：一類是低倍數(1.2～1.5 倍)的過載保
護；一類是高倍數(8～10)的短路保護。
對于過載保護不必快速反應，可采用集中式保護，即檢測輸入端或直流端的
總電流，當此電流超過設定值后比較器翻轉，封鎖所有IGBT 輸入驅動脈沖，使
輸出電流降為零。這種過載過流保護，一旦動作后,要通過復位才能恢復正常工
作。
IGBT 能夠承受很短時間的短路電流，能夠承受短路電流的時間與該IGBT的飽和導通壓降有關，隨著飽和導通壓降的增加而延長。如飽和壓降小于2V的
IGBT 允許的短路時間小于5μS，而飽和壓降為3V的IGBT 的允許短路時間可達
15μS，4～5V時可達到30μS以上。存在以上的關系是由于隨著飽和導通壓降的
降低，IGBT 的阻抗也降低，短路電流同時增大，短路時的功耗隨著電流的平方
增大，造成承受短路時間迅速減小。
通常采取的保護措施有軟關斷和降柵壓兩種。軟關斷是指在過流和短路時，
直接關斷IGBT。但是，軟關斷抗*力差，一旦檢測到過流信號就關斷，很
容易發(fā)生誤動作。為增加保護電路的抗*力，可在故障信號和保護動作之間
加一延時，不過故障電流會在這個延時時間內急劇上升，大大增加了故障損耗，
同時還會導致器件的di/dt 過大。所以往往是保護電路啟動了，器件依然損壞了。
降柵壓旨在檢測到器件過流時，馬上降低柵壓，但器件仍維持導通。降柵壓
后，設有固定延時，故障電流在這一段時間內被限制在一個較小的值，則降低了
故障時器件的損耗，延長了器件抗短路的時間，而且能夠降低器件關斷時的di/dt，
對器件的保護十分有利。若延時后故障信號依然存在，則關斷器件，若故障信號
消失，則驅動電路恢復到正常工作狀態(tài)，因而大大增強了抗騷擾的能力。
上述降柵壓的方法只考慮了柵壓與短路電流大小的關系，而在實際應用中，
降柵壓的速度也是一個重要因素，它直接決定了故障電流下降的di/dt。慢降柵壓
技術就是通過限制降柵壓的速度來控制故障電流的下降速度，從而抑制器件的
di/dt 和Uce的峰值。