IGBT的驱动GE之间并联一个电容有什么作用，驱动波形下降沿米勒平台之后会有一个小尖峰，怎么导致的？

发布网友 发布时间：2022-05-01 16:43

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热心网友 时间：2023-10-22 21:28

当IGBT在开关时普遍会遇到的一个问题即寄生米勒电容开通期间的米勒平台。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响是很明显的。基于门极G与集电极C之间的耦合，在IGBT关断期间会产生一个很高的瞬态dv/dt，这样会引发门极VGE间电压升高而导通，这是一个潜在的风险(如图1)。
图1：下管IGBT因为寄生米勒电容而引起导通
寄生米勒电容引起的导通
在半桥拓扑中，当上管IGBT(S1)正在导通， 产生变化的电压dV/dt加在下管IGBT(S1)C-E间。电流流经S2的寄生米勒电容CCG 、门极驱动电阻RG 、内部集成门极驱动电阻RDRIVER ，如图1所示。电流大小大致可以如下公式进行估算：
这个电流产生使门极电阻两端产生电压差，这个电压如果超过IGBT的门极驱动门限阈值，将导致寄生导通。设计工程师应该意识到IGBT节温上升会导致IGBT门极驱动阈值会有所下降，通常就是mv/℃级的。
当下管IGBT(S2)导通时，寄生米勒电容引起的导通同样会发生在S1上。
减缓米勒效应的解决方法
通常有三种传统的方法来解决以上问题：第一种方法是改变门极电阻(如图2);第二种方法是在在门极G和射极E之间增加电容(如图3);第三种方法是采用负压驱动(如图4)。除此之外，还有一种简单而有效的解决方案即有源钳位技术(如图5)。
独立的门极开通和关断电阻
门极导通电阻RGON影响IGBT导通期间的门极充电电压和电流;增大这个电阻将减小门极充电的电压和电流，但会增加开通损耗。
寄生米勒电容引起的导通通过减小关断电阻RGOFF可以有效抑制。越小的RGOFF同样也能减少IGBT的关断损耗，然而需要付出的代价是在关断期间由于杂散电感会产生很高的过压尖峰和门极震荡。
图2：独立的门极开通和关断电阻
增加G-E间电容以*米勒电流
G-E间增加电容CG将影响IGBT开关的特性。CG分担了米勒电容产生的门极充电电流，鉴于这种情况，IGBT的总的输入电容为CG||CG’。门极充电要达到门极驱动的阈值电压需要更多的电荷(如图3)。
图3：G-E间增加电容
因为G-E间增加电容，驱动电源功耗会增加，相同的门极驱动电阻情况下IGBT的开关损耗也会增加。
采用负电源以提高门限电压
采用门极负电压来安全关断，特别是IGBT模块在100A以上的应用中，是很典型的运用。在IGBT模块100A以下的应用中，处于成本原因考虑，负门极电压驱动很少被采用。典型的负电源电压电路如图4。
图4：负电源电压
增加负电源供电增加设计复杂度，同时也增大设计尺寸。
有源米勒钳位解决方案
为了避免RG优化问题、CG的损耗和效率、负电源供电增加成本等问题，另一种通过门极G与射极E短路的方法被采用来抑制因为寄生米勒电容导致的意想不到的开通。这种方法可以在门极G与射极E之间增加*管来实现，在VGE电压达到某个值时，门极G与射极E的短路开关(*管)将触发工作。这样流经米勒电容的电流将通过三极管旁路而不至于流向驱动器引脚VOUT。这种技术就叫有源米勒钳位技术(如图5)。

热心网友 时间：2023-10-22 21:28

并联电容是为了吸收干扰脉冲尖峰用的，也就是说，迟一些再响应控制信号。
那下降沿后面会有个尖峰——也就是说尖峰是沿着电压下降的趋势一直往下，超过一定值，然后很快电压又回到零点以上对吧？。这个显然是电感引发的波形。具体来说可能引线电感引发，也可能是引线处没串联磁环。

热心网友 时间：2023-10-22 21:28

当IGBT在开关时普遍会遇到的一个问题即寄生米勒电容开通期间的米勒平台。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响是很明显的。基于门极G与集电极C之间的耦合，在IGBT关断期间会产生一个很高的瞬态dv/dt，这样会引发门极VGE间电压升高而导通，这是一个潜在的风险(如图1)。
图1：下管IGBT因为寄生米勒电容而引起导通
寄生米勒电容引起的导通
在半桥拓扑中，当上管IGBT(S1)正在导通， 产生变化的电压dV/dt加在下管IGBT(S1)C-E间。电流流经S2的寄生米勒电容CCG 、门极驱动电阻RG 、内部集成门极驱动电阻RDRIVER ，如图1所示。电流大小大致可以如下公式进行估算：
这个电流产生使门极电阻两端产生电压差，这个电压如果超过IGBT的门极驱动门限阈值，将导致寄生导通。设计工程师应该意识到IGBT节温上升会导致IGBT门极驱动阈值会有所下降，通常就是mv/℃级的。
当下管IGBT(S2)导通时，寄生米勒电容引起的导通同样会发生在S1上。
减缓米勒效应的解决方法
通常有三种传统的方法来解决以上问题：第一种方法是改变门极电阻(如图2);第二种方法是在在门极G和射极E之间增加电容(如图3);第三种方法是采用负压驱动(如图4)。除此之外，还有一种简单而有效的解决方案即有源钳位技术(如图5)。
独立的门极开通和关断电阻
门极导通电阻RGON影响IGBT导通期间的门极充电电压和电流;增大这个电阻将减小门极充电的电压和电流，但会增加开通损耗。
寄生米勒电容引起的导通通过减小关断电阻RGOFF可以有效抑制。越小的RGOFF同样也能减少IGBT的关断损耗，然而需要付出的代价是在关断期间由于杂散电感会产生很高的过压尖峰和门极震荡。
图2：独立的门极开通和关断电阻
增加G-E间电容以*米勒电流
G-E间增加电容CG将影响IGBT开关的特性。CG分担了米勒电容产生的门极充电电流，鉴于这种情况，IGBT的总的输入电容为CG||CG’。门极充电要达到门极驱动的阈值电压需要更多的电荷(如图3)。
图3：G-E间增加电容
因为G-E间增加电容，驱动电源功耗会增加，相同的门极驱动电阻情况下IGBT的开关损耗也会增加。
采用负电源以提高门限电压
采用门极负电压来安全关断，特别是IGBT模块在100A以上的应用中，是很典型的运用。在IGBT模块100A以下的应用中，处于成本原因考虑，负门极电压驱动很少被采用。典型的负电源电压电路如图4。
图4：负电源电压
增加负电源供电增加设计复杂度，同时也增大设计尺寸。
有源米勒钳位解决方案
为了避免RG优化问题、CG的损耗和效率、负电源供电增加成本等问题，另一种通过门极G与射极E短路的方法被采用来抑制因为寄生米勒电容导致的意想不到的开通。这种方法可以在门极G与射极E之间增加*管来实现，在VGE电压达到某个值时，门极G与射极E的短路开关(*管)将触发工作。这样流经米勒电容的电流将通过三极管旁路而不至于流向驱动器引脚VOUT。这种技术就叫有源米勒钳位技术(如图5)。

热心网友 时间：2023-10-22 21:28

并联电容是为了吸收干扰脉冲尖峰用的，也就是说，迟一些再响应控制信号。
那下降沿后面会有个尖峰——也就是说尖峰是沿着电压下降的趋势一直往下，超过一定值，然后很快电压又回到零点以上对吧？。这个显然是电感引发的波形。具体来说可能引线电感引发，也可能是引线处没串联磁环。

热心网友 时间：2023-10-22 21:28

当IGBT在开关时普遍会遇到的一个问题即寄生米勒电容开通期间的米勒平台。米勒效应在单电源门极驱动的应用中影响是很明显的。基于门极G与集电极C之间的耦合，在IGBT关断期间会产生一个很高的瞬态dv/dt，这样会引发门极VGE间电压升高而导通，这是一个潜在的风险(如图1)。
图1：下管IGBT因为寄生米勒电容而引起导通
寄生米勒电容引起的导通
在半桥拓扑中，当上管IGBT(S1)正在导通， 产生变化的电压dV/dt加在下管IGBT(S1)C-E间。电流流经S2的寄生米勒电容CCG 、门极驱动电阻RG 、内部集成门极驱动电阻RDRIVER ，如图1所示。电流大小大致可以如下公式进行估算：
这个电流产生使门极电阻两端产生电压差，这个电压如果超过IGBT的门极驱动门限阈值，将导致寄生导通。设计工程师应该意识到IGBT节温上升会导致IGBT门极驱动阈值会有所下降，通常就是mv/℃级的。
当下管IGBT(S2)导通时，寄生米勒电容引起的导通同样会发生在S1上。
减缓米勒效应的解决方法
通常有三种传统的方法来解决以上问题：第一种方法是改变门极电阻(如图2);第二种方法是在在门极G和射极E之间增加电容(如图3);第三种方法是采用负压驱动(如图4)。除此之外，还有一种简单而有效的解决方案即有源钳位技术(如图5)。
独立的门极开通和关断电阻
门极导通电阻RGON影响IGBT导通期间的门极充电电压和电流;增大这个电阻将减小门极充电的电压和电流，但会增加开通损耗。
寄生米勒电容引起的导通通过减小关断电阻RGOFF可以有效抑制。越小的RGOFF同样也能减少IGBT的关断损耗，然而需要付出的代价是在关断期间由于杂散电感会产生很高的过压尖峰和门极震荡。
图2：独立的门极开通和关断电阻
增加G-E间电容以*米勒电流
G-E间增加电容CG将影响IGBT开关的特性。CG分担了米勒电容产生的门极充电电流，鉴于这种情况，IGBT的总的输入电容为CG||CG’。门极充电要达到门极驱动的阈值电压需要更多的电荷(如图3)。
图3：G-E间增加电容
因为G-E间增加电容，驱动电源功耗会增加，相同的门极驱动电阻情况下IGBT的开关损耗也会增加。
采用负电源以提高门限电压
采用门极负电压来安全关断，特别是IGBT模块在100A以上的应用中，是很典型的运用。在IGBT模块100A以下的应用中，处于成本原因考虑，负门极电压驱动很少被采用。典型的负电源电压电路如图4。
图4：负电源电压
增加负电源供电增加设计复杂度，同时也增大设计尺寸。
有源米勒钳位解决方案
为了避免RG优化问题、CG的损耗和效率、负电源供电增加成本等问题，另一种通过门极G与射极E短路的方法被采用来抑制因为寄生米勒电容导致的意想不到的开通。这种方法可以在门极G与射极E之间增加*管来实现，在VGE电压达到某个值时，门极G与射极E的短路开关(*管)将触发工作。这样流经米勒电容的电流将通过三极管旁路而不至于流向驱动器引脚VOUT。这种技术就叫有源米勒钳位技术(如图5)。

热心网友 时间：2023-10-22 21:28

并联电容是为了吸收干扰脉冲尖峰用的，也就是说，迟一些再响应控制信号。
那下降沿后面会有个尖峰——也就是说尖峰是沿着电压下降的趋势一直往下，超过一定值，然后很快电压又回到零点以上对吧？。这个显然是电感引发的波形。具体来说可能引线电感引发，也可能是引线处没串联磁环。