igbt驱动电压，IGBT驱动电流及电流扩展问题探讨

很多朋友对igbt驱动电压，IGBT驱动电流及电流扩展问题探讨不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

功率半导体驱动电路是功能强大的集成电路的一个重要子类。用于IGBT的驱动器IC除了提供驱动电平和电流外，往往还具有驱动保护功能，包括去饱和短路保护、欠压关断、米勒箝位、两级关断、软关断、SRC(压摆率控制)等。这些产品还具有不同程度的绝缘性能。

但作为集成电路，其封装决定了最大功耗。有些驱动IC的输出电流可以达到10A以上，但仍然不能满足大电流IGBT模块的驱动要求。本文将讨论IGBT的驱动电流和电流扩展。

如何扩大驱动电流当需要增加驱动电流时，或者驱动大电流、大栅电容的IGBT时，需要扩大驱动集成电路的电流。使用双极晶体管

利用互补射极跟随器实现电流扩展是IGBT栅极驱动器最典型的设计。射极跟随器晶体管的输出电流由晶体管的DC增益hFE或和基极电流IB决定。当驱动IGBT所需的电流大于IB*时，晶体管将进入线性工作区，输出驱动电流不足。此时，IGBT电容的充放电速度会变慢，IGBT损耗会增加。最后讨论了具体的计算实例。使用MOSFET

MOSFET也可以用于驱动器的电流扩展。电路一般由PMOS NMOS组成，但电路结构的逻辑电平与晶体管推挽相反。在设计中，上管PMOS的源极接正电源，当栅极低于源极给定电压时，PMOS导通，而驱动集成电路的输出一般为高电平导通，所以采用PMOS NMOS结构时，设计中可能需要反相器。双极晶体管还是MOSFET？

(1)效率差异。通常，在大功率应用中，开关频率不是很高，因此传导损耗是主要因素。这时候晶体管就有优势了。目前很多高功率密度的设计，比如电动车的电机驱动器，在密闭箱内和高温下散热困难。这个时候效率很重要，可以选择晶体管电路。

(2)双极晶体管方案的输出有VCE(sat)引起的压降，需要提高电源电压来补偿驱动管的VCE(sat)才能达到15V的驱动电压，而MOSFET方案几乎可以实现轨到轨的输出。(3)3)MOSFET的耐压，VGS只有20V左右，这可能是使用正负电源时需要注意的问题。(4)MOSFET的Rds(on)具有负温度系数，而双极晶体管具有正温度系数，当MOSFET并联时会导致热失控。

(5)如果驱动Si/SiC MOSFET，双极晶体管的开关速度通常比被驱动的MOSFET要慢，所以要考虑用MOSFET来扩大电流。(6)输入级对ESD和浪涌电压具有鲁棒性。与MOS栅氧化层相比，双极晶体管PN结具有明显的优势。双极型晶体管和MOSFET的特性不同，所以你还是需要根据系统设计要求来决定用什么。浅谈扩展驱动IC电流的设计要点：

以1ED020I12-F2电流扩展设计为例，它具有源密勒箝位功能：当外加电流扩展升压器时，应用电路的功能会受到限制，驱动IC的特性也会受到影响。以下是一些设计考虑的提示。

(1)1)Booster电路中的PNP晶体管也具有箝位功能，但当RG栅电阻另一侧的箝位电流受栅电阻限制时，效果并不理想，因此需要在IGBT栅上直接连接一个专用的米勒箝位电路，如1ED020I12_F2中的有源米勒箝位功能clamp引脚。

1ED020I12-F2系列的主动米勒箝位功能可与外部升压器配合使用。当密勒电流大于驱动IC的最大箝位能力时(2ed020i12-F2为2A)，需要增加一个PNP晶体管来扩大密勒箝位能力。图中是PNP_CLAMP。栅极电阻前的PNP_CLAMP晶体管应具有与升压器的PNP晶体管相同的电流能力。RP作为上拉电阻是出于安全考虑，推荐值10k，这样可以保证电流在mA的范围内，不希望功耗太高。

(2)一般正负电源不再需要源米勒箝位。如果需要，PNP_CLAMP可以用扩展有源米勒箝位，VEE2和GND2分开(本例中连在一起)。(3)DESAT功能不受外部助推器的影响。(4)使用外接升压器时，1ED020I12-FT/BT驱动IC的TLTO功能无法实现。

(5)电源去耦电容CVCC2需要根据外接升压电路增加，以保证电源电压的质量，使其足以支撑所有电路的功耗。(6)在PCB设计和布局中，应避免大的寄生电感和电容，如缩短环路，避免高dv/dt路径与接地路径重叠。(7)注意升压器的功耗，尤其是双极晶体管的功耗，在设计时需要认真对待。不要放在PCB上最热的地方。推荐的增压装置：

二极管公司有适合驱动升压的晶体管，部分规格也有汽车级版本。比如ZX5T851G NPN和ZX5T951G PNP 660V的饱和压降只有0.26Vmax高达120-130MHz的简单图形设计实例：结论理论

尽管EiceDRIVER新系列产品的驱动电流可能超过10A，但在驱动中大型功率模块时，通过外部双极性晶体管或MOSFET来扩展电流是工程师的常见设计和基本技能。设计应从选择基极电阻RB开始，通过计算和试验确定基极电阻的选定值。

Booster电路设计可以参考《IGBT模块：技术、驱动和应用》 一书的多个章节，本文简单列举了用于电流拓展的三极管或MOSFET在各自电路上的表现，以及Booster电路在与驱动IC配合中的设计要点。

来源： 英飞凌工业半导体

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