確定柵極電荷Qg和柵極電容

　　對于設計驅動器來說，最重要的參數是柵極電荷Qg的大小，同時也決定了實際柵極輸入電容Cies的大小。由于數據手冊中給出的輸入電容一般是參考值，因此確定實際的柵極輸入電容意義重大。

　　我們可以通過測量柵極的充電過程來確定實際的輸入結電容Cin。首先，當負載端沒有輸出電壓時，我們可以進行如下計算:

　　柵極電荷qg = ∫ IDT = c * δ v

　　在確定了柵極電荷Qg之后，我們就可以通過柵極充電過程中柵極電壓的上升過程來測量δV，然后利用公式就可以計算出實際的柵極輸入電容。

　　CIN = Qg/δV

　　這里測得的實際輸入結電容Cin在我們的設計中具有重要意義。

　　1.關于Ciss

　　在IGBT的數據表中，我們經?？吹揭粋€參數Ciss。在實際電路應用中，這個參數不是一個非常有用的參數，因為它是由電橋測量的。因為測得的電壓太小，達不到柵極的閾值電壓，所以不包括實際開關過程中的米勒效應。在測量電路中，對集電極施加25V的電壓，用這種方法測得的結電容小于Vce=0時的結電容。因此，規范中的參數Ciss通常用于比較IGBT和IGBT。

　　通常，我們使用以下經驗公式根據規格的Ciss計算輸入電容Cin。

　　Cin=5Ciss

　　2.驅動功率的計算

　　接下來，我們來看看如何計算驅動力。

　　輸入結電容中存儲的能量可通過以下公式計算:

　　w = 1/2 * CIN *δU？

　　其中δU是柵極上上升的總電壓，例如，在15V的驅動電壓下，δU是30V。

　　在每個周期中，柵極充電兩次，IGBT所需的驅動功率可計算如下:

　　p = f * CIN *δU？

　　如果之前測量了柵極電荷，則

　　p = f * Qg *δU

　　驅動每個IGBT時都需要這個功率，但柵極充放電時基本沒有能量損失。這種功率實際上是在驅動電阻和外部電路中損失的。當然，設計還需要考慮其他損耗，比如電源的損耗。

　　3.驅動電流的計算

　　驅動器的輸出電流必須大于或等于實際需要的柵極驅動電流，計算公式如下:

　　Ig，max =δU/Rg，min

　　δU是整個柵極的上升電壓，rg和min是電路中選擇的小驅動電阻。

　　我們舉個例子，簡單計算一下:

　　例如，現有的200 A IGBT模塊工作在8KHZ，柵極電荷測量的波形如下:

　　Qg和δ u可以用示波器測量:Qg=2150nC，δ u = 30v。

　　那么柵極電容CIN = Qg/δU = 71.6 nf

　　所需驅動功率:

　　p = f * Qg *δU = 8 * 2150 * 30 = 0.516 w

　　如果Rg = 4.7Ω，則驅動電流為:

　　ig =δU/Rg = 30/4.7 = 6.4A

　　所需驅動功率的大小，結合其他設計因素，我們可以參考設計所需的驅動板。