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Ciss(Ciss=Cge+Cgc)做一個大致的計算,P=Qg*ΔVge*f 或者 P=Ciss*5*ΔVge²*f，今天我們就來聊聊 IGBT 驅(qū)動器驅(qū)動功率的計算。
關(guān)于 IGBT 的使用，我們在評估完 IGBT 本身特性參數(shù)的時候，可以最重要的就是驅(qū)動器的選擇和設(shè)計了，此時我們經(jīng)常會遇到，如 Datasheet 描述的參數(shù)不是太充分，驅(qū)動電阻應(yīng)該如何選擇(這個一般 IGBT 廠家都會有一個推薦值，在其附近選取，再根據(jù)實際情況進行調(diào)整)等等一些不確定因素或者問題，在這之前，我覺得對于一個驅(qū)動器的設(shè)計，最重要的因素還是其驅(qū)動功率，這一點達不到，其他因素都沒有意義了。
1.
確定門極電荷 Qg 和門極電容
對于設(shè)計一個驅(qū)動器來說，最重要的參數(shù)莫過于門極電荷 Qg 的大小，同時確定實際的門極輸入電容 Cies 的大小，因為 Datasheet 中給到的輸入電容大小一般是個參考值，確定實際門極輸入電容是一重要意義的。
我們可以通過測量門極的充電過程來確定實際輸入結(jié)電容 Cin 的大小。首先，在負載端沒有輸出電壓的情況下，我們可以進行下面這樣的計算：
門極電荷 Qg=∫idt=C*ΔV
確定了門極電荷 Qg 之后，我們可以通過門極充電過程中的門極電壓上升過程，示波器可以測量出ΔV，那么利用公式可以計算出實際的門極輸入電容
Cin=Qg/ΔV
這里的測得的實際輸入結(jié)電容 Cin 在我們的設(shè)計中是具有很大意義的。
2.
關(guān)于 Ciss
在 IGBT 的 Datasheet 中，我們經(jīng)常會看到一個參數(shù) Ciss，在實際電路應(yīng)用中，這個參數(shù)其實并不算一個很有用的參數(shù)，是因為它是通過電橋測得的，由于測量電壓太小而不能達到門極的門檻電壓，實際開關(guān)過程中的 miller 效應(yīng)并沒有能包涵在內(nèi)。在測量電路中，一個 25V 的電壓加在集電極上，在這種測量方法下測得的結(jié)電容要比 Vce=0 的時候要小一些，因此，規(guī)格書中的 Ciss 這個參數(shù)一般用于 IGBT 相互做對比時使用。
一般我們使用下面的經(jīng)驗公式根據(jù)規(guī)格書的 Ciss 來計算輸入電容 Cin 的大小
Cin=5Ciss
3.
驅(qū)動功率的計算
接下來讓我們看看應(yīng)該如何來計算驅(qū)動功率。
在輸入結(jié)電容中存儲的能量可以通過如下公式計算：
W=1/2*Cin*ΔU²
其中，ΔU 是門極上上升的整個電壓，比如在±15V 的驅(qū)動電壓下，ΔU 就是 30V。
在每個周期，門極被充電兩次，一個 IGBT 所需的驅(qū)動功率我們可以按下式計算：
P=f*Cin*ΔU²
如果門極電荷先前通過測量得到了，那么
P=f*Qg*ΔU
這個功率是每個 IGBT 驅(qū)動時所必須的，但門極的充放電時基本沒有能量損失的，這個功率實際上損失在驅(qū)動電阻和外部電路中。當然，設(shè)計時還需要考慮其他方面的損耗，比如供電電源的損耗。
4.
驅(qū)動電流的計算
驅(qū)動器的最大輸出電流必須大于等于實際所需要的門極驅(qū)動電流，計算公式如下：
Ig,max=ΔU/Rg,min
ΔU 是整個門極上升電壓，而 Rg,min 是電路中選取的最小驅(qū)動電阻。
下面我們舉個例子簡單計算一下：
比如現(xiàn)有一個 200A 的 IGBT 模塊，工作頻率 8KHZ，門極電荷測量波形如下：
Qg 和ΔU 可以通過示波器測得：Qg=2150nC，ΔU=30V
那么門極電容 Cin=Qg/ΔU=71.6nF。
所需的驅(qū)動功率：
P=f*Qg*ΔU=8*2150*30=0.516W
如果 Rg=4.7Ω，那么驅(qū)動電流為：
Ig=ΔU/Rg=30/4.7=6.4A
所需驅(qū)動功率的大小，再結(jié)合其他設(shè)計因素，我們就可以參考設(shè)計出所需的驅(qū)動板。
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