门极驱动应用选型指南
AN-1101_SCALE-2门极驱动核的应用指南_2013_09_20_CN
浅析IGBT门级驱动精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版浅析IGBT门级驱动绝缘栅双极晶体管IGBT是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管GTR和功率场效应管MOSFET的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40 kHz)的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。
广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、UPS及逆变焊机当中。
IGBT的驱动和保护是其应用中的关键技术,故作为重点介绍给同学们。
1 IGBT门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因IGBT栅极-发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行驱动，但IGBT 的输入电容较MOSFET大，所以IGBT的驱动偏压应比MOSFET驱动所需偏压强。
图1是一个典型的例子。
在+20℃情况下，实测60 A，1200 V以下的IGBT开通电压阀值为5～6 V，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Uge≥(1.5～3)Uge(th)，当Uge增加时，导通时集射电压Uce将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中Uge增加，集电极电流Ic也将随之增加，使得IGBT能承受短路损坏的脉宽变窄，因此Uge选择不应太大，这足以使IGBT完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力(在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用IGBT时，+Uge在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力)。
1.2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于IGBT是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使IGBT迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止IGBT关断时产生的du/dt误使IGBT导通，应加上一个-5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断(过大的反向电压会造成IGBT栅射反向击穿，一般为-2～-10 V之间)。
1.3 对驱动波形的要求从减小损耗角度讲，门极驱动电压脉冲的上升沿和下降沿要尽量陡峭，前沿很陡的门极电压使IGBT快速开通，达到饱和的时间很短，因此可以降低开通损耗，同理，在IGBT关断时，陡峭的下降沿可以缩短关断时间，从而减小了关断损耗，发热量降低。
IR选型指南
600V 应用系统，输出推/拉电流为 200/420mA
型号
电路
VCC 范围
IR2130 3-Phase Bridge Driver IR2131 3HI/3LO MOS Driver IR2132 3-Phase Bridge Driver 10-25V with UVLO IR2133 3-Phase Bridge Driver IR2135 3-Phase Bridge Driver
Ton/Toff
VIH/VIL
Vitrip+ UVCC/BS+/CCBS-
IR2136
IR21362
12-25V with UVLO
IR21363
IR21365
IR21366 IR21367
12-20V with UVLO
IR21368
10V/20V
___ __ 400ns/380ns 2.7V/1.7V 0.46V
电路
IC@25°C IC@100°C VCE(on)@25°C
Co-Pack 12A
6.8A
2.1V
Co-Pack 12A
6.8A
2.1V
Co-Pack 13A
7A
1.8V
Co-Pack 17A
9A
1.8V
Co-Pack 22A
12A
1.8V
Co-Pack 31A
15A
1.8V
Isolated TO-220 Full-Pak
Co-Pack 9A
6A
1.8V
Isolated TO-220 Full-Pak
Co-Pack 12A
Hale Waihona Puke 8A1.8VIsolated TO-220 Full-Pak
使用高压门极驱动芯片
设计指南使用高压门极驱动芯片目录简介 (1)自举电路 (2)自举电容选择 (2)考虑自举电路 (3)门极电阻 (4)门极开通电阻选取 (5)开关时间 (5)输出电压 斜率 (6)门极关断电阻选取 (6)寄生参数影响 (7)COM 低于G round (Vss-COM) (8)VS 低于 Ground (Vs-COM/VSS) (11)Vs 和V out间电阻 (11)Vs所需钳位二极管 (13)PCB布板指南 (14)高低电压间距 (14)铺地 (14)门极驱动回路 (14)供电电容 (15)走线和元件布放实例 (15)简介本文主要目的是祥述在应用高压门极驱动芯片驱动半桥时所可能遇到的最常见的问题及对策，应用实例是电机驱动。
下面的章节介绍：元件选取，如自举电路和门极开通、关断电阻等;半桥电路中的寄生元件及其影响，推荐了一些可能的解决方案。
最后介绍了布线指南。
所有的推荐方案，除非特别指出，都是针对IR典型的自举供电式门极驱动芯片的。
自举电路自举供电由一个二极管和一个电容组成，连接如图 1.图 1: 自举供电示意图这种方案的优势是简单且成本低，但是在占空比和导通时间方面会有局限，因为要求对自举电容反复充电放电。
正确的电容选择可以很大程度减小这种局限。
自举电容选择选择自举电容, 首先要计算在上管导通时的最小电压降 (ΔV BS )。
若V GEmin 是维持上管开通的最低门极电压，那么BS 的压降应该满足以下条件:CEonGE F CC BS V V V V V −−−≤∆min 在此条件下:−>BSUV GE V V min V CC 芯片供电电压， V F 是自举二极管正向导通压降, V CEon 下管导通电压，V BSUV- 高端供电门限。
如下我们考虑使得V BS 下降的因素:−IGBT 开启所需门极电荷 (Q G );−IGBT 栅源漏电流 (I LK_GE );−浮动静态电流 (I QBS );−浮动漏电流 (I LK )−自举二极管漏电流 (I LK_diode );−自举二极管前向导通时的压降(I DS- )−内部高压切换所需电荷 (Q LS );−自举电容漏电流 (I LK_CAP );−上管导通时间(T HON ).bootstrap diodebootstrap resistor motorV CCI LK_CAP 仅在使用电解电容时出现，而在使用其他类型电容时可以忽略.强烈推荐至少使用一个低ESR 的陶瓷电容 (电解电容和陶瓷电容并联是很有效的方案).那么:HONDS CAP LK DIODE LK LK QBS GE LK LS G TOT T I I I I I I Q Q Q ⋅+++++++=−)(___自举电容最小容值是:BSTOT BOOT V Q C ∆=min 实例如下:a)使用25A @ 125C IGBT (IRGP30B120KD)和半桥驱动芯片(IR2214):•I QBS = 800 µA (数据表 IR2214);•I LK = 50 µA (数据表 IR2214);•Q LS = 20 nC;•Q G = 160 nC (数据表 IRGP30B120KD);•I LK_GE = 100 nA (数据表 IRGP30B120KD);•I LK_DIODE = 100 µA (反向恢复时间<100 ns);•I LK_CAP = 0(陶瓷电容忽略此项);•I DS- = 150 µA (数据表 IR2214);•T HON = 100 µs.And:•V CC = 15 V •V F = 1 V•V CEonmax = 3.1 V •V GEmin = 10.5 V 最大电压压降 ΔV BS 是V V V V V V V V V V CEon GE F CC BS 4.01.35.10115min =−−−=−−−≤∆自举电容容值满足以下条件:nFVnCC BOOT 7254.0290=≥注释:1.以上V CC 选取为15V. 一些IGBT 需要更高的供电，那么就调整公式中的Vcc.2.这种自举电容的选取没有考虑占空比或选取没有考虑PWM 占空比或电流频率.仅仅考虑了上管浮动开通一次时所需要的门极电荷.若考虑了PWM 占空比, 自举电路选取时PWM 调制模式(6步，12步, 正弦波) 须加以考虑.考虑自举电路a.电压 纹波三种情况可能发生在自举电容充电的过程中 (见图 1):∙I LOAD < 0; 负载电流从下管流过，饱和压降为V CEonCEonF CC BS V V V V −−=这种情况下V BS 最低. 这代表自举电容选取最糟的情况. 当IGBT 关断时Vs 点被负载电流抬高，直到上管寄生二极管再次导通。
高速MOSFET门极驱动电路的设计应用指南(有图完整版)
高速MOSFET门极驱动电路的设计应用指南author Laszlo Baloghtranslator Justin Hu摘要本文主要演示了一种系统化的方法来设计高速开关装置的高性能门极驱动电路。
文章收集了大量one-stop-shopping 主题的信息来解决最普通的设计挑战。
因此它应当对各种水平的电力电子工程师都适用。
最常用的电路方案和它们的性能都经过了分析，包括寄生参数、瞬时和极端运行条件的影响。
文章首先回顾了MOSFET技术和开关运行模式，然后由简入繁地讨论问题。
详细的描述了参考地和高端门极驱动电路的设计程序、交流耦合和变压器隔离方案。
专门的一章用来介绍同步整流装置中MOSFET的门极驱动要求。
文章另举出了几个设计的实例，一步一步进行了说明。
Ⅰ.引言MOSTET是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)的缩写，是电子工业中高频、高效率开关装置的关键器件。
令人惊叹的是，场效应晶体管技术发明于1930年，比双极性晶体管早了大约20年。
第一个信号级别的场效应晶体管20世纪50年代末期被制造出来，功率级别的MOSFET在20世纪70年代中期出现。
而今天无数的MOSFET被集成到现代电子器件中，无论是微处理器还是分立的功率晶体管。
本文所关注的是功率MOSFET在各种各样的开关模式功率变换器装置中门极驱动的要求。
Ⅱ.MOSFET技术双极型和MOSFET晶体管都使用了同样的工作原理。
从根本上讲，这两种晶体管都是电荷控制的器件，这就意味着它们的输出电流和控制电极在半导体中建立的电荷成比例。
当这些器件用作开关时，它们都必须被一个低阻抗的电源驱动，电源要能提供足够的充放电电流来使它们快速建立或释放控制电荷。
从这一点来看，MOSFET在开关过程中必须和双极性晶体管一样通过“硬”驱动才能获得类似的开关速度。
理论上，双极型和MOSFET器件的开关速度几乎一样，由载流子运动经过半导体区域所需要的时间决定。
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驱动
一、引言
电机控制器作为电动汽车的核心部件之一，是衡量电动汽车技术研发能力的重要指标，关系到未来中国新能源汽车技术的发展。
电动汽车电机控制器集成了主控模块、IGBT模块、IGBT门极驱动器以及冷却系统。
其中IGBT 门极驱动器作为弱电控制强电的核心器件，对IGBT模块的控制及保护具有十分重要的意义。
二、车用IGBT门极驱动的需求
车用领域应用环境对整车和器件性能要求非常高，其中整车寿命需达到15年，其控制器及部件寿命要求大于8000小时，同时需确保在高温、振动、灰尘等各种环境下都能正常工作，这就对汽车级应用的产品提出了非常高的要求，集中表现在：
高性能：选用器件必须具有高可靠性，高安全性，以及有宽范围的环境适。
IGBT驱动电路的选择及驱动电阻的选择
IGBT驱动电路的选择及驱动电阻的选择IGBT驱动电路的选择绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在今天的电力电子领域中已经得到广泛的应用，在实际使用中除IGBT自身外，IGBT 驱动器的作用对整个换流系统来说同样至关重要。
驱动器的选择及输出功率的计算决定了换流系统的可靠性。
驱动器功率不足或选择错误可能会直接导致IGBT 和驱动器损坏。
以下总结了一些关于IGBT驱动器输出性能的计算方法以供选型时参考。
IGBT 的开关特性主要取决于IGBT的门极电荷及内部和外部的电阻。
图1是IGBT 门极电容分布示意图，其中CGE 是栅极-发射极电容、CCE 是集电极-发射极电容、CGC 是栅极-集电极电容或称米勒电容（Miller Capacitor）。
门极输入电容Cies 由CGE 和CGC 来表示，它是计算IGBT 驱动器电路所需输出功率的关键参数。
该电容几乎不受温度影响，但与IGBT 集电极-发射极电压VCE 的电压有密切联系。
在IGBT数据手册中给出的电容Cies 的值，在实际电路应用中不是一个特别有用的参数，因为它是通过电桥测得的，在测量电路中，加在集电极上C 的电压一般只有25V(有些厂家为10V)，在这种测量条件下，所测得的结电容要比VCE=600V 时要大一些(如图2)。
由于门极的测量电压太低(VGE=0V )而不是门极的门槛电压，在实际开关中存在的米勒效应（Miller 效应）在测量中也没有被包括在内，在实际使用中的门极电容Cin 值要比IGBT 数据手册中给出的电容Cies 值大很多。
因此，在IGBT数据手册中给出的电容Cies值在实际应用中仅仅只能作为一个参考值使用。
确定IGBT 的门极电荷对于设计一个驱动器来说，最重要的参数是门极电荷QG(门极电压差时的IGBT 门极总电荷)，如果在IGBT 数据手册中能够找到这个参数，那么我们就可以运用公式计算出：图一门极驱动能量E = QG ? UGE = QG ? [ VG(on) - VG(off) ] 门极驱动功率PG = E ? fSW = QG ? [ VG(on) - VG(off) ] ? fSW 驱动器总功率P = PG + PS（驱动器的功耗）平均输出电流IoutAV = PG / ΔUGE = QG ? fSW 最高开关频率fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC) 峰值电流IG MAX =ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min 其中的RG min = RG extern + RG intern fsw max. : 最高开关频率IoutAV : 单路的平均电流QG : 门极电压差时的IGBT门极总电荷RG extern : IGBT 外部的门极电阻RG intern : IGBT 芯片内部的门极电阻但是实际上在很多情况下，数据手册中这个门极电荷参数没有给出，门极电压在上升过程中的充电过程也没有描述。
阀门驱动装置选型有哪些要点？
阀门驱动装置选型有哪些要点？阀门的种类相当多，工作原理也不太一样，一般以转动阀板角度、升降阀板等方式来实现启闭把握，当与电动执行器配套时首先应依据阀门的类型选择电动执行器。
一、依据阀门类型选择电动执行器1、角行程电动执行器（转角360度）电动执行器输出轴的转动小于一周，即小于360度，通常为90度就实现阀门的启闭过程把握。
此类电动执行器依据安装接口方式的不同又分为直连式、底座曲柄式两种。
a）直连式：是指电动执行器输出轴与阀杆直连安装的形式。
b）底座曲柄式：是指输出轴通过曲柄与阀杆连接的形式。
此类电动执行器适用于蝶阀、球阀、旋塞阀等。
2多回转电动执行器（转角360度）电动执行器输出轴的转动大于一周，即大于360度，一般需多圈才能实现阀门的启闭过程把握。
此类电动执行器适用于闸阀、截止阀等。
3直行程电动执行器（直线运动）电动执行器输出轴的运动为直线运动式，不是转动形式。
此类电动执行器适用于单座调整阀、双座调整阀等。
二、依据生产工艺把握要求确定电动执行器的把握模式电动执行器的把握模式一般分为开关型（开环把握）和调整型（闭环把握）***类。
1、开关型（开环把握）开关型电动执行器一般实现对阀门的开或关把握，阀门要么处于全开位置，要么处于全关位置，此类阀门不需对介质流量进行精准明确把握。
特别值得一提的是开关型电动执行器因结构形式的不同还可分为分体结构和一体化结构。
选型时必需对此做出说明，不然常常会发生在现场安装时与把握系统冲突等不匹配现像。
a）分体结构（通常称为一般型）：把握单元与电动执行器分别，电动执行器不能单独实现对阀门的把握，必需外加把握单元才能实现把握，一般外部接受把握器或把握柜形式进行配套。
此结构的缺点是不便于系统整体安装，加添接线及安装费用，且简单消失故障，当故障发生时不便于诊断和修理，性价比不志向。
b）一体化结构（通常称为整体型）：把握单元与电动执行器封装成一体，无需外配把握单元即可现实就地操作，远程只需输出相关把握信息就可对其进行操作。
带电流检测的门极驱动ICs IR212X
应用手册带电流检测的门极驱动ICs: IR212X概要器件介绍电流检测原理电流检测电路结构布线注意事项1） 器件介绍IR有四款单通道驱动器具有电流检测功能。
IR2121和IR2125分别为低端和高端驱动器，它们具有较高的驱动能力（1A出/2A入）。
这两款器件内的电流检测电路使用一个定时电路，由ERR脚来确定从检测出过流到关闭输出的延迟时间。
IR2127和IR2128都是高端驱动器（IR2127的输入为高有效，IR2128的输入为低有效），它们的输出能力较低（200mA出/420mA入），电流检测电路也比较简单。
对于那些需要长时间输出为高，或者负载阻抗较大（>500 ohm）的应用，自举电容上的电压就会下降。
这种情况下就需要一个充电泵电路（见应用指南AN978）。
如何选择自举元件请看DT98-2“驱动自举元件的选择”。
2） 电流检测原理IR2127/IR2128 电流检测功能图一给出了IR2127/IR2128的典型接线图。
CS脚即是用来检测电流的。
检测电路有一段间隙时间以确定在器件开通时CS不被误触发（在紧接输出变高后的一段与间隙时间相等的时间里，标么值为750nS，IC最初忽略CS脚上的电压）。
过了这段间隙，如果CS上电压还在开启电压之上，IC就关掉输出，置FAULT端为低（注意：FAULT端为漏极开路输出，所以是低有效）。
当输入被关掉，FAULT信号被清掉，IC被复位。
如果过流依然存在，对于接下来的有效输入信号IC将重复上述动作。
因此过流保护是一个周期一个周期重复的。
图1）IR2127典型接线图IR2121/IR2125的电流检测功能图二给出了IR2125的典型接线图。
IR2121的典型接线图与其相似，而它是低端驱动，不需要自举二极管（1脚和8脚内部连接到一起）。
同样CS 脚是用来检测电流的。
同样有一段间隙时间以确定在器件开通时没有误触发，但动作稍有不同。
当CS端电压达到开启电压（230mV）时，IC检测到过流。
英飞凌EiceDRIVER门极驱动芯片 选型指南2019说明书
英飞凌EiceDRIVER™门极驱动芯片2尊敬的客户及合作伙伴：您好！电力电子应用需要用到功率器件开关，而功率器件开关需要最合适的门极驱动解决方案。
电池驱动的应用、小型和大型家电、计算和电信服务器、电动车充电桩、太阳能和机器人等应用都电路设计有特殊的需求。
合适的门极驱动配置对于所有功率器件——无论是分立式还是功率模块——都至关重要。
运用最新技术的分立式器件——包括CoolMOS™和OptiMOS™ MOSFET、TRENCHSTOP™IGBT、CoolGaN™氮化镓HEMT、CoolSiC™碳化硅MOSFET——以及开放框架模块(如Easy、Econo功率模块)，都需要细调门极驱动电路才能充分发挥出它们的能力。
针对CoolGaN™和CoolSiC™等新式宽带隙功率器件，我们最常被问及的问题之一是“你们是如何驱动它们的呢？”英飞凌门极驱动提供从0.1 A到10 A的一系列典型的输出电流选项，适用于任何功率器件型号。
快速短路保护、可编程的死区时间、直通短路保护及有源关断等全面的门极驱动保护功能，使得这些驱动适用于包括CoolGaN™和CoolSiC™在内的所有功率器件。
英飞凌门极驱动还具备集成自举二极管、使能、故障报告、输入过滤器、OPAMP和DESAT保护等更先进的功能。
有源米勒箝位，和独立的拉/灌电流输出引脚功能，还有助于提高设计的灵活性。
英飞凌EiceDRIVER™系列门极驱动让客户更容易驱动所有功率器件和功率模块。
针对电气隔离需求，英飞凌既提供基础型隔离产品，也提供增强型隔离产品。
我们始终坚守承诺，让英飞凌成为品质的代名词。
英飞凌拥有现代化的前瞻性质量管理体系，可通过将客户需求转化为实实在在的行动来支持公司的卓越运营。
我们致力于在成本、质量和上市时间上做到一流。
英飞凌的质量方针相当于一个安全屏障，能够避免以牺牲品质为代价来提高生产率。
英飞凌是功率半导体解决方案全球领先的供应商之一，可让您的生活更轻松、更安全、更环保。
IGBT驱动与选型
V V
I I
-
CES
GES
C
pulse
集电极的电极上容许的最大脉冲电流 内置二极管上容许的最大直流正向电流
I
C
最大损耗 (Collector power dissipation) 结温 (Junction temperature) 保存温度 (Storage temperature) FWD－电流二次方时间积 (FWD－I2t) FWD－正向峰值浪涌电流 (FWD－IFSM) 绝缘强度 (Isolation voltage)
R Q
G
为了使 IGBT 开通，G―E 间充电的电荷量
g
表 1-3
热特性（Thermal resistance characteristics） 符号 定义与说明 （条件请参照各产品的说明书。 IGBT 或内置二极管的芯片与外壳间的热阻
术语 热阻 （Thermal resistance
R R T
th ( j c )
IGBT 术语说明：
表 1-1 绝对最大额定值（Absolute Maximum Ratings） 术语 集电极－发射极间的电压 (Collector-Emitter voltage) 门极－发射极间的电压 (Gate-Emitter voltage) 集电极电流 (Collector current) 符号 定义与说明 （条件请参照各种产品的说明书。 ） 在门极－发射极之间处于短路状态时，集电极―发射 极间能够外加的最大电压 在集电极―发射极间处于短路状态时，门极―发射极 间能够外加的最大电压（通常±20V max.） 集电极的电极上容许的最大直流电流
运用散热绝缘混合剂，在推荐的力距值的条件下，将元 件安装到冷却体上时，外壳与冷却体间的热阻 IGBT 的外壳温度 （通常情况指 IGBT 或内置二极管正 下方的铜基下的温度）
IGBT驱动参数计算详解
IGBT驱动参数计算详解大功率IGBT 模块在使用中驱动器至关重要，本文介绍在特定应用条件下IGBT门极驱动性能参数的计算方法，经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准，得出的一些参数值可以作为选择一款合适IGBT驱动器的基本依据。
1 门极驱动的概念IGBT存在门极-发射极电容Cge，门极-集电极电容Cgc，我们将IGBT的门极等效电容定义为Cg，门极驱动回路的等效电路如下图所示：其本质是：一个脉冲电压源向RC电路进行充放电，对于这个电压源，有2个物理量我们需要关心，1.它的功率；2.它的峰值电流。
2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。
为了实现此功能，驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压VGE_on，或者是对门极进行放电至门极关断电压VGE_off。
门极电压的两种电平间的转换过程中，在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。
这个参数我们称为驱动功率PDRV。
驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。
转载请注明出处驱动功率可以从门极电荷量QGate，开关频率fIN，以及驱动器实际输出电压摆幅ΔVGate 计算得出：P DRV = Q Gate * f IN * ΔV Gate (Eq. 1)备注：P DRV: 驱动器每通道输出功率；f IN: IGBT开关频率；Q Gate :IGBT门极电荷，可从规格书第一页查出，不同IGBT该数值不同；ΔV Gate:门极驱动电压摆幅，等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。
如果门极回路放置了一个电容CGE (辅助门极电容)，那么驱动器也需要对该电容进行充放电，如图1 所示：图1.带外接阻容的门级驱动只要CGE 在一个周期内被完全的充放电，那么RGE 值并不影响所需驱动功率。
驱动功率可以从以下公式得出：P DRV = Q GATE * f IN *ΔV GATE + C GE * f IN*ΔV GATE2(Eq. 2)这个功率是每个IGBT 驱动时必须的，但门极的充放电是没有能量损失的，这个功率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。
IR2110应用指南
AN-978 RevD
2
2. 典型的结构图
IRS2110的这个结构图将用来阐述大多数MGD的典型结构，如图2所示。它包含了一个用于参考地 功率晶体管的驱动电路，一个用于高端晶体管的驱动电路，电平转换器和输入逻辑电路。
VDD
HIN
R S
SD
S R
LIN VSS
.
VDD/ VBS
LATCH
DISCRIMINATOR
LOGIC Q
Cd-sub
Cb-sub
CBOOT HO
VS
LO
2 COMM
VR VCC
图2平转换器)
n+
n+
p
p+
p-well
n-
p
n+ p
p+
Cb-sub p-
COM
n+
n+ p
n-
p+
C d-sub
如何选择IGBT的门极驱动电阻？
如何选择IGBT的门极驱动电阻？IGBT的开关特性是通过对门极电容进行充放电来控制的，实际应用中经常使用＋15V的正电压对IGBT进行开通，再由-5V…-8V…-15V 的负电压进行关断。
门极电容的充放电速度可以通过控制门极电阻来实现，所以我们可以通过门极电阻来调整IGBT开关的动态特性，如图1所示。
图1 IGBT门极控制示意图门极电阻可以影响IGBT的开关时间、开关损耗、反偏安全工作区（RBSOA）、短路安全工作区（SCSOA）、EMI、dv/dt、di/dt和续流二极管的反向恢复电流等。
所以需要根据不同的应用条件谨慎地选择最优门极电阻，比如不同的IGBT芯片特性、二极管特性、开关频率、损耗要求、系统杂散电感、直流母线电压和驱动能力等，一个完整的IGBT门极电阻选型需要综合考虑以上各种因素。
IGBT开关特性与门极电阻的关系外部门极电阻RG会影响IGBT的开关特性。
IGBT的开关过程就是对门极输入电容的充放电过程，输入电容在开关过程中是变化的，而门极电阻可以通过限制门极脉冲电流（IG）的幅值来控制IGBT开通和关断的时间，如图2所示。
图2 IGBT开通和关断时的门极电流示意图图3 IGBT开关损耗和开关时间与门极电阻RG的关系减小门极电阻时需要考虑大电流快速开关带来的di/dt问题。
过大的di/dt会通过回路杂散电感产生很高的电压尖峰，这个尖峰电压可由公式（1）得出：这种电压尖峰可以在IGBT的关断波形中观察到，如图4所示，阴影部分的面积代表对应的开关损耗。
过大的瞬时电压尖峰叠加在IGBT 的集电极和发射极上有可能损坏IGBT，尤其是在短路工况时，大电流关断IGBT会引起很大的di/dt。
通常增大门极电阻可以减小Vstray，降低IGBT过压失效的风险。
图4 IGBT开通与关断波形在半桥拓扑中，需要在上下桥臂开关切换之间加入互锁和死区时间，这时需要考虑门极电阻对开关时间的影响。
比如较大的关断电阻RG(off)会延长IGBT的下降时间，这样实际的死区时间就有可能大于设置的最小死区时间，引起桥臂直通。
门机i选型资料
SMM-195B-2M-B5
额定电流 额定频率 额定转速 最大拖动
门重
0.35A 12Hz 180rpm 50Kg
主要 1 伺服驱动器 部件 2 伺服电机组件
IMS-DS20P2B SMM6042-8AG31-
MBE-LE16-150
IMS-DS20P2B
SMM6042-8AG31MBE-LE16-150
门上部传动安装
(1)驱动器控制
(2)电脑脉冲控制
不同驱动器的接线方式略有不同
额定功长率 额定转宽矩 额定转高速
652w35mm 5N1m33mm 19558rm/mmin
额定电流 0.485A 额定频率 13Hz 额定电压 142V
7NM配置目前处于新旧更换阶段，如需选 用请与我们联系
额定功长率 额定转宽矩 额定转高速
14273w5mm 7N1m33mm 20508rm/mmin
S4 (IMS-S4-20P8E) 门专用伺服驱动器，可以实现全脉冲位置 控制和内部编码器位置控制，专门为大型注塑机、压铸机门而设 计，其可靠性高、操作简单、调试方便等优点为您的产品带来更 好的性能。
额定功率 310w 额定转矩 10Nm 额定转速 300r/min
额定电流 1.8A 额定频率 20Hz 额定电压 93V
主要 1 伺服驱动器 部件 2 伺服电机
IMS-S4-20P8E SMM1518103-2AFEB1-M
IMS-S4-20P8E
SMM1518103-2AFEB1-M
额定电流
额定频率 额定转速
最大拖动 门重
4.5A 20Hz 300rpm 300Kg
IMS-DC20P2B1-A
长 177mm 宽 108mm 高 69.5mm
IGBT驱动全参数计算详解
IGBT驱动参数计算详解大功率IGBT 模块在使用中驱动器至关重要，本文介绍在特定应用条件下IGBT门极驱动性能参数的计算方法，经验公式及有关CONCEPT 驱动板的选型标准，得出的一些参数值可以作为选择一款合适IGBT驱动器的基本依据。
1 门极驱动的概念IGBT存在门极-发射极电容Cge，门极-集电极电容Cgc，我们将IGBT的门极等效电容定义为Cg，门极驱动回路的等效电路如下图所示：其本质是：一个脉冲电压源向RC电路进行充放电，对于这个电压源，有2个物理量我们需要关心，1.它的功率；2.它的峰值电流。
2 驱动功率的计算驱动器是用来控制功率器件的导通和关断。
为了实现此功能，驱动器对功率器件的门极进行充电以达到门极开通电压VGE_on，或者是对门极进行放电至门极关断电压VGE_off。
门极电压的两种电平间的转换过程中，在驱动器门极驱动电阻及功率器件组成的回路中产生一定的损耗。
这个参数我们称为驱动功率PDRV。
驱动器必须根据其所驱动的功率器件所需的驱动功率来选择。
请注明出处.igbt8.驱动功率可以从门极电荷量QGate，开关频率fIN，以及驱动器实际输出电压摆幅ΔVGate 计算得出：P DRV = Q Gate * f IN * ΔV Gate (Eq. 1)备注：P DRV: 驱动器每通道输出功率；f IN: IGBT开关频率；Q Gate :IGBT门极电荷，可从规格书第一页查出，不同IGBT该数值不同；ΔV Gate:门极驱动电压摆幅，等于驱动正压+U 和负压–U 之间差值。
如果门极回路放置了一个电容CGE (辅助门极电容)，那么驱动器也需要对该电容进行充放电，如图1 所示：图1.带外接阻容的门级驱动只要CGE 在一个周期被完全的充放电，那么RGE 值并不影响所需驱动功率。
驱动功率可以从以下公式得出：P DRV = Q GATE * f IN *ΔV GATE + C GE * f IN*ΔV GATE2(Eq. 2)这个功率是每个IGBT 驱动时必须的，但门极的充放电是没有能量损失的，这个功率实际上损失在驱动电阻及外部电路中。
科尔摩根 模块化直接驱动旋转电机选型指南 带 AKD 系列伺服驱动系统说明书
科尔摩根模块化直接驱动旋转电机选型指南带有AKD系列伺服驱动系统科尔摩根：您在运动控制领域的最佳合作伙伴在设计每一个解决方案之前，我们都会深入了解机器设计者和用户所面临的困难。
目录◆ 直接驱动电机概述 4◆ 模块化直接驱动旋转® (DDR) 电机 6◆ 冲床给料设备应用 9◆ 系统概述 10 C(H)04x, C(H)05x, C(H)06x, C(H)09x, C(H)13x◆ 性能数据 12 C(H)04x, C(H)05x, C(H)06x, C(H)09x, C(H)13x◆ 外形图 28 C(H)04x, C(H)05x, C(H)06x, C(H)09x, C(H)13x◆ 安装要求 36 C(H)04x, C(H)05x, C(H)06x, C(H)09x, C(H)13x◆ 模块化DDR ®的连接器引脚分配 38◆ 模块化DDR ®到AKD 系列电缆 39◆ 模块化DDR ®的型号命名 40◆ AKD 系列伺服驱动器 42 AKD ®2G 伺服驱动器 AKD ®伺服驱动器◆ AKD 系列伺服驱动器的型号命名 52◆ 科尔摩根解决方案 55 自动化和运动控制 自助工具科尔摩根模块化直接驱动旋转电机选型指南克服设计、采购和时间障碍科尔摩根深知：如果能帮助原始设备制造商的工程师清除各种障碍，就可以显著提高其工作效率。
因而，我们主要通过如下三种方式来帮助他们：集成标准和定制化产品在很多情况下，最佳方案都不是一成不变的。
我们拥有专业应用知识，可以根据全面的产品组合来修改标准产品或开发完全定制化的解决方案，从而为设计奠定良好的 基础。
不仅提供部件，而且提供运动控制解决方案随着企业逐渐缩减供应商数量并精简工程设计团队，他们需要能提供广泛集成解决方案的全系统供应商。
科尔摩根可以提供完整的解决方案以及运动子系统，并将编程软件、工程设计服务以及一流的运动组件有机结合在一起。
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英飞凌门极驱动技术
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电平转换技术(Level-Shift) PN结隔离(JI) & 绝缘体上硅(SOI)
国际整流器公司(IR)的尖端PN结 隔离技术与英飞凌新一代绝缘体 上硅(SOI)技术
无铁芯变压器技术(CT)
› 磁耦合技术保证电气隔离
› 行业领先的非隔离型技术，运用
低压数模混合集成电路技术
非隔离型技术(N-ISO)
2EDN8524F IR7106S IRS2186(4) 1EDI05I12AF 1EDI10I12MF IRS44273L
制动斩波器 有源整流桥
2ED020I12-F2 1ED020I12-F2 1ED020I12-FT
汽车 & 电池驱动的应用
提供行业中最全面、最领先的元件
无论是充电桩、低速电动车，还是服务机器人、无人机，英飞凌都提供可配置的半桥驱动与三相驱动芯片。 配合英飞凌的功率MOSFET一起为用户提供高效的解决方案。除此之外，英飞凌还提供通过AEC-Q100认证 的车用级门极驱动芯片。 在电池驱动的应用当中，节能是十分重要的一环。英飞凌的门极驱动芯片可以帮助消费者达到最高的精度 与能源的最高效利用。
驱动类型 单通道
5V 高边 低边 高边 低边 半桥 全桥 电流检测 高压启动 PN结隔离(JI) 三相
25 V
100 V
200 V
500 V
600 V
700 V
1200 V
驱动芯片
双通道
高低边
四通道 六通道 门极驱动支持性芯片 非隔离型技术(N-ISO)
绝缘体上硅(SOI)
无铁芯变压器(CT)
英飞凌门极驱动封装一览表
列车牵引系统
1EDI60I12AF IR2214SS IR2213
6EDL04N02PR IRS2334 IRS2007S
6EDL04N02PR IR2136S 2EDL05N06PF IRS2183
低速小型电动车辆 （LEV）
割草机/扫地机器人/ 服务机器人
6EDL04N02PR
半桥LLC谐振转换器 同步降压拓扑 无刷直流电机
家用电器 功率因数修正器 （PFC） 直流转换器 逆变器 (<1 kW) 逆变器 (<3 kW) 开关电源 通用应用 家用空调
Charger
商业照明
IRS44273L 2EDN8524F 1EDN8511B
IRS4427S IRS44273L 2EDN8524F 2EDN8524F ICE5QR4770AZ IRS4427S (CoolSET™) IRS2153(1)D 1EDI20N12AF 6EDL04I06PT IR2136S IRS2890DS 2ED2304S06F
实时驱动电流调控； 过流保护； 软关断； 两电平关断； 通过UL 1577认证，达到 一分钟 ISO = 5000 V(rms)
DSO-36
› 耐用、可靠、久经考验的高压制作流程 › 帮助实现电气隔离的无铁芯变压器技术 › 提供行业顶尖的产品性能与防护特性
领先科技
系统知识
› 充分了解不同系统，提供最优解决方案 › 基于不同的系统，英飞凌提供一系列产
每一个功率器件都需要一个驱动芯片
门极驱动应用选型指南
/gatedriver-cn
家用电器
实现更高水准的功率与效率
英飞凌门极驱动芯片运用行业领先的电平转换绝缘体上硅(SOI)和PN结隔离(JI)技术，帮助您实现家用 电器领域对可靠性、安全性和高效性的最严苛要求。
推荐的门极驱动产品
功率因数修正器 （PFC）
6EDL04N02PR IR2136S IRS2007S
新能源
构建一个智能能源的世界
太阳能光伏发电的最重要目标就是提高能源的利用率。哪怕只提高1%的能源利用率，对新能源企业的营收也 能起到很大的改善作用。 英飞凌为太阳能光伏发电企业提供高质量、高性能的门极驱动芯片。英飞凌EiceDRIVER™门极驱动芯片与超结 MOSFET(例如CoolMOS™)，IGBT，碳化硅MOSFET (例如CoolSiC™)，IGBT和碳化硅模块，一起为用户实现发 电时间和能源利用的最大化。 推荐的门极驱动产品
2ED-F2 双通道高边 驱动提供电气隔离 与强大的保护功能
短路钳位; 退饱和保护(DESAT)； 有源安全关断
2ED020I12-F2 2.0 A 28 V ≤ 170 ns ✓
DSO-36
1EDU 高边驱动 提供电气隔离与 SRC功能
1EDU20I12SV
2.0 A
28 V
≤ 485 ns
✓
SRC: 功率器件开通电压的斜率控制
逆变器(<2 kW) 逆变器 (>2 kW) 升压微型逆变器 微型逆变器(DC-AC) 组串升压系统 组串式逆变器 升压集中逆变系统/开关电源 集中式逆变器
新能源
6EDL04I06PT IR2136S 2ED2304S06F IR2214SS IR2213 IR2235 1EDI20I12AF
热泵
光伏逆变器
碳化硅(SiC)MOSFET驱动要求
碳化硅MOSFET具有极佳的快速开关性能，英飞凌提供1200伏的CoolSiC™ 碳化硅MOSFET以供客户选择。英飞凌 的隔离型门极驱动，基于无铁芯变压器技术，以其强大的驱动能力和保护功能而著称，可以轻松地驱动1200伏的 碳化硅MOSFET，并提供可靠的电气隔离。 想要了解更多英飞凌隔离型门极驱动的信息，请参考英飞凌门极驱动选型指南。这些驱动器拥有许多驱动碳化硅 MOSFET的关键优势，极短的传输延迟，精准的通道间匹配和输入滤波，超宽的输出范围和负电压驱动能力，以及 极佳的共模瞬变抗扰度(CMTI)。
40 V 40 V 20 V
≤ 125 ns ≤ 125 ns ≤ 300 ns
✓
7.6 mm 爬电距离; 8 mm 爬电距离; 通过UL 1577认证， 达到一分钟 ISO = 2500 V(rms)
DSO-8
1ED-F2 高边驱动 提供电气隔离与 强大的保护功能
DSO-16 1ED020I12-F2 2.0 A 28 V ≤ 170 ns ✓
Automatic opening system
自动门系统
楼宇泵与风机
工业缝纫机
电机驱动
叉车/商用、工程 和农用车辆 （CAV）
不间断电源 （UPS）
功率因数修正器开关电源 （SMPS）
逆变器 (<200 kW)
逆变器 (<30 kW)
1EDI60I12AF 2EDL23I06PJ IR7106S 1EDI60N12AF 2EDL23I06PJ IRS2127(1) 1EDU20I12SV 1ED020I12-B2 1EDI60I12AF 1EDI60I12AF 1ED020I12-F2 1EDU20I12SV IRS4427S IRS44273L 2EDN8524F 2EDL05N06PJ 2EDL23N06PJ 1EDI20N12AF 1EDI60N12AF IRS4427S IRS44273L 2EDN7524F
门极驱动 产品名称 典型驱动 电流峰值
3.5 A
VCC2-VEE2 典型传输延迟
有源米勒钳位
其他功能 功能隔离
封装
DSO-8
1EDI20I12MF
20 V
≤ 300 ns
✓
1ED Compact系列 电气隔离高边驱动
1EDC20H12AH 1EDC60H12AH 1EDC20I12MH
3.5 A 9.4 A 3.5 A
CHIP
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工业应用
提供高质量、可靠、耐用并能承受严酷环境的解决方案
英飞凌的门极驱动芯片是您最专业的选择。运用英飞凌完备的产品选型方案，消费者可以快速、高效的设计 工业领域的任何系统。 推荐的门极驱动产品
工业应用 压缩机/ 风扇 逆变器 (<5 kW) 商用空调
1ED020I12-F2 1EDI10I12MF 2ED020I12-F2 6EDL04I06PT IR2136S IRS2103 6EDL04(I,N)06PT 2EDL23I06PJ IR2214SS 1EDI30I12MF 1EDI60I12AF 1EDU20I12SV 6EDL04I06PT IR2136S IRS2334 6EDL04I06PT IR2133 2EDL23I06PJ 1EDI40I12AF 1ED020I12-BT 2ED020I12-FI 1EDI60I12AF 1ED020I12-B2 1EDU20I12SV IRS4427S IRS44273L 2EDN8524F
6EDL04I06PT IRS2890DS 2ED2304S06F
开关磁阻电动机 半桥拓扑 高侧降压拓扑 同步降压拓扑