[参考译文] 使用单极栅极电压驱动 IGBT

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Other Parts Discussed in Thread: UCC5350, ISO5451

请注意，本文内容源自机器翻译，可能存在语法或其它翻译错误，仅供参考。如需获取准确内容，请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/tools/simulation-hardware-system-design-tools-group/sim-hw-system-design/f/simulation-hardware-system-design-tools-forum/728378/driving-igbt-with-unipolar-gate-voltage

主题中讨论的其他器件：UCC5350、 ISO5451

大家好。我正在开发3kW 光伏逆变器电路。我只想知道我是否可以使用单极电源(例如仅+15V)驱动单个 IGBT。流经我的电路的电流介于15-17A 之间、工作频率为20kHz。
一般情况下、添加负电源(-5V 至-8V)以促进 IGBT 快速关断。我想知道、跳过这个额外的电压要求并将其替换为用于 IGBT 关断的额外电阻(小值)布置等无源方法是否安全。
如果有任何其他方法可以在不增加电压电源的情况下实现 IGBT 安全关断、请告诉我。

此致、并提前表示感谢。

5 年多前

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好 Archit、

我是一名支持单通道隔离式栅极驱动器的应用工程师、我可以为您提供帮助！

是的、您可以使用单极电源驱动单个 IGBT、但我建议使用具有钳位引脚的栅极驱动器来防止意外关断。

我们有三个不同的系列可以使用单极电源运行、并且具有钳位引脚功能：UCC53x0M (8引脚)、 ISO545x (16引脚)和 ISO585x (16引脚)。

请看一下这些问题、如果我通过按下绿色的 Resolved 按钮回答了您的问题、请告诉我。

此致、
Mateo

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好、Mateo、

感谢您的回复、非常有帮助！
我浏览了数据表、我有一些疑问。

如何确定上述选件中的特定栅极驱动器(米勒钳位功能)是否适合驱动应用的 IGBT (例如- IKW30N65EL5)？

2.在 IGBT 开关频率、集电极电流(IC)或功率应用(中或高)方面、我可以在多大程度上使用此有源米勒钳位特性。数据表中写道"米勒钳位专为高达2A 的米勒电流而设计"、但它如何转换为 IGBT 参数(频率、IC、功率、VCE)或将使用开关的应用。简单地说，我是否可以使用此功能使逆变器的功率甚至高达100kW？

此致、
Archit

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好 Archit、

这里是我为 IGBT 等电荷控制器件确定正确栅极驱动器的方法。
答：选择栅极驱动器时、必须寻找施加的驱动器电压 Vdrv 和 IGBT 所需的拉电流/灌电流。
b.当 VCC = 520V、IC = 30A、VGE = 15V 时、IKW30N65EL5的典型栅极电荷为168nC。使用 Qg vs VGE 图找到所用 VGE 的正确 Qg。
c.在上述条件下确定栅极的等效电容：C = q/V = 168nC/15V = 11.2nF
d.使用 IGBT 数据表中的电容器电流公式和上升/下降时间：IC = 11.2nF (15V/dt)
i.IGBT 上升时间：11ns => IsSource = 15A
二IGBT 下降时间：51ns =>灌电流= 3.2A

如果特定的栅极驱动器无法拉/灌入足够的电流、您可以设计更长的上升/下降时间。

2.有源米勒钳位受栅极驱动器内的钳位导通电阻的限制。总下拉能力是下拉 FET 和钳位 FET 的并联组合、对于 UCC5350M 器件为0.13欧姆。如果您需要更强的灌电流能力、UCC5350M 在下拉和钳位引脚上具有5A 最小灌电流能力。

查看此 TI 参考设计、该设计在逆变器级内使用六组 IGBT 模块和 UCC53x0系列、旨在驱动功率高达11kW 的感应电机。 www.ti.com/.../TIDA-00914

如果您有任何其他问题、请告诉我、
此致、
Mateo

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好、Mateo、

我读出、米勒效应会导致 IGBT 开关意外地"导通"、因为极高的 dv/dt 会使电流通过 CGC (米勒电容器)。
电容器电流公式中的电阻器值

"d.使用 IGBT 数据表中的电容器电流公式和上升/下降时间：IC = 11.2nF (15V/dt)"

我很困惑、"dv"器件应该是15V (Vdrv)还是 IGBT 由于在直流链路电压(520V)上关闭而遇到的"dv"。

此外、我想知道如何影响 IGBT 的下降时间、对于上升时间部分、我认为可以通过改变栅极电阻来实现。此外、如果我错了、请纠正我的问题、因为下降时间是器件特性的一部分、添加足够的死区将不起作用。

此致
Mateo

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好 Archit、

是的、米勒钳位用于不必要的导通。我在第一次答复中有一个拼写错误。这是由于米勒电流在高 dV/dt 期间对栅极充电。

dV 应为15V、因为这将驱动 IGBT 的输入。

上升/下降时间是对 IGBT 栅极进行充电/放电所需的时间。数据表中的典型值为11ns/51ns、导通/关断路径的栅极电阻条件为10欧姆。将栅极电阻降至10欧姆以下也会缩短下降时间。

我同意增加足够的死区将不会有任何帮助。根据 IGBT 上升/下降时间计算所需的拉电流/灌电流后、您可以选择能够提供这些电流的栅极驱动器。通过增大栅极电阻来降低栅极驱动信号、允许设计人员选择拉电流/灌电流能力较低的栅极驱动器。

此致、
Mateo

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好、Mateo、

我已检查 ISO 5451、ISO 5851和 UCC5350栅极驱动器选项。我注意到、前两个选项比后一个选项具有更多的特性、例如故障信号生成、DESAT 保护等此外、ISO 5451/5851的价格大约是 UCC5350的两倍。

现在、我有一个具有4个 IGBT 开关的对称全桥电路。我当时正在考虑在高侧或低侧 IGBT 上每个桥臂使用一个 ISO5451/5851、在另外两个 IGBT 上使用 UCC5350是否可行、以便我们的电路具有更好的保护功能并同时具有成本效益。如果这种布置可行、那么我应该通过 ISO5451/5851高侧或低侧选择哪两个 IGBT？

感谢您在"使用单极栅极电压驱动 IGBT"方面提供的支持、我的问题已得到解决。

此致
Archit。

0 admin 5 年多前

TI__Guru**** 657930 points

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您好 Archit、

是的、我之前已经看到过这种情况。我通常会在高侧看到 ISO5x 器件、在低侧看到 UCC53x0器件。

原因是、对于许多应用而言、高侧 IGBT 的 dV/dt 高于低侧。一些客户希望获得额外的保护并使用 ISO5x 器件。

此致、
Mateo

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