如何減小IGBT死區(qū)時(shí)間

一、死區(qū)時(shí)間計(jì)算值的驗(yàn)算

通過(guò)以上方程，現(xiàn)在可以根據(jù)測(cè)量值來(lái)計(jì)算所需的死區(qū)時(shí)間。使用計(jì)算出的死區(qū)時(shí)間，需要進(jìn)行最壞情況下的測(cè)量來(lái)驗(yàn)算死區(qū)時(shí)間的計(jì)算值是否足夠。

從測(cè)量中可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)斷延遲時(shí)間隨著溫度的增加而增加?；谶@個(gè)原因，分別在低溫和高溫條件下進(jìn)行測(cè)試是比較好的。

測(cè)試?yán)拥脑韴D如下圖所示：

圖1 檢驗(yàn)死區(qū)時(shí)間計(jì)算值的測(cè)試原理圖

下管IGBT的需要開(kāi)通和關(guān)斷，上管的IGBT也一樣。兩個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖之間的時(shí)間間隔需要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整到死區(qū)時(shí)間的計(jì)算值。這樣就能夠測(cè)量出的直流環(huán)的負(fù)電流，且如果死區(qū)時(shí)間足夠，就應(yīng)該觀察不到直通電流。 由于沒(méi)有電流同時(shí)通過(guò)兩個(gè)IGBT，上面給出的測(cè)試代表了死區(qū)時(shí)間計(jì)算所需的最惡劣情況。由關(guān)斷延遲時(shí)間的討論可知，死區(qū)時(shí)間會(huì)隨著集電極電流的減小而增加，因此在沒(méi)有電流流通的情況下，關(guān)斷延遲時(shí)間要為最大值，這導(dǎo)致需要最大的死區(qū)時(shí)間。如果在零集電極電流下沒(méi)有直通電流，那么選擇的死區(qū)時(shí)間就是充足的。

二、如何減小死區(qū)時(shí)間

為了正確計(jì)算控制死區(qū)時(shí)間，應(yīng)當(dāng)考慮以下驅(qū)動(dòng)條件：

1.加到IGBT的門極驅(qū)動(dòng)電壓是多少?

2.門極驅(qū)動(dòng)電阻阻值是多少?

3.驅(qū)動(dòng)器的輸出電平是什么類型?

基于這些條件，可以進(jìn)行測(cè)試，然后通過(guò)測(cè)試結(jié)果，使用公式計(jì)算控制死區(qū)時(shí)間。

由于死區(qū)時(shí)間對(duì)逆變器的性能有著負(fù)面影響，死區(qū)時(shí)間需要減小到最小值?？梢圆捎孟铝袔追N方法：

1.采用足夠大的驅(qū)動(dòng)器來(lái)給IGBT門極的提供峰值灌拉電流。

2.使用負(fù)電壓來(lái)加速關(guān)斷。

3.最好選擇快速傳遞信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器，比如使用基于無(wú)磁芯變壓器技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器會(huì)好于使用傳統(tǒng)光耦技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器。

4.如果選用0V/15V的驅(qū)動(dòng)電壓，那么應(yīng)該考慮使用獨(dú)立的Rgon/Rgoff電阻。如下所述：Td_off和門極電阻之間有強(qiáng)烈的關(guān)聯(lián)關(guān)系。如果Rgoff減小，那么td_off及死區(qū)時(shí)間也將減小。Infineon建議在使用0V/15V驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，Rgoff減小到Rgon的1/3。一種使用獨(dú)立的Rgon和Rgoff的電路如下所示：

圖2 0V/15V驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)建議使用的電路

R1的值應(yīng)當(dāng)滿足以下關(guān)系：

由等式(3)可得，Rgon要大于2Rgint，以得到正的R1。不過(guò)，在一些模塊中，這個(gè)要求并不可能滿足。這種情況下，R1可以完全忽略。二極管應(yīng)該選用肖特基二極管。使用0V/15V驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，另一個(gè)非常重要的一點(diǎn)是寄生開(kāi)通效應(yīng)。如果使用我們推薦的電路，這個(gè)問(wèn)題也可以得到解決。