淺析柵極電阻的作用及選取方法

一、柵極電阻Rg的作用

1、消除柵極振蕩

絕緣柵器件(IGBT、MOSFET)的柵射（或柵源）極之間是容性結(jié)構(gòu)，柵極回路的寄生電感又是不可避免的，如果沒(méi)有柵極電阻，那柵極回路在驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)脈沖的激勵(lì)下要產(chǎn)生很強(qiáng)的振蕩，因此必須串聯(lián)一個(gè)電阻加以迅速衰減。

2、轉(zhuǎn)移驅(qū)動(dòng)器的功率損耗

電容電感都是無(wú)功元件，如果沒(méi)有柵極電阻，驅(qū)動(dòng)功率就將絕大部分消耗在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的輸出管上，使其溫度上升很多。

3、調(diào)節(jié)功率開關(guān)器件的通斷速度

柵極電阻小，開關(guān)器件通斷快，開關(guān)損耗小；反之則慢，同時(shí)開關(guān)損耗大。但驅(qū)動(dòng)速度過(guò)快將使開關(guān)器件的電壓和電流變化率大大提高，從而產(chǎn)生較大的干擾，嚴(yán)重的將使整個(gè)裝置無(wú)法工作，因此必須統(tǒng)籌兼顧。

二、柵極電阻的選取

1、柵極電阻阻值的確定

各種不同的考慮下，柵極電阻的選取會(huì)有很大的差異。初試可如下選?。篒GBT額定電流(A)5010020030060080010001500Rg阻值范圍(Ω)10~205.6~103.9~7.53~5.61.6~31.3~2.21~20.8~1.5不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求，可在其參數(shù)手冊(cè)的推薦值附近調(diào)試。

2、柵極電阻功率的確定

柵極電阻的功率由IGBT柵極驅(qū)動(dòng)的功率決定，一般來(lái)說(shuō)柵極電阻的總功率應(yīng)至少是柵極驅(qū)動(dòng)功率的2倍。IGBT柵極驅(qū)動(dòng)功率 P＝FUQ，其中：F 為工作頻率；U 為驅(qū)動(dòng)輸出電壓的峰峰值；Q 為柵極電荷，可參考IGBT模塊參數(shù)手冊(cè)。例如，常見IGBT驅(qū)動(dòng)器(如TX-KA101)輸出正電壓15V，負(fù)電壓-9V，則U=24V，假設(shè) F=10KHz，Q=2.8uC可計(jì)算出 P=0.67w ，柵極電阻應(yīng)選取2W電阻，或2個(gè)1W電阻并聯(lián)。

三、設(shè)置柵極電阻的其他注意事項(xiàng)

1、盡量減小柵極回路的電感阻抗，具體的措施有：a) 驅(qū)動(dòng)器靠近IGBT減小引線長(zhǎng)度；b) 驅(qū)動(dòng)的柵射極引線絞合，并且不要用過(guò)粗的線；c) 線路板上的 2 根驅(qū)動(dòng)線的距離盡量靠近；d) 柵極電阻使用無(wú)感電阻；e) 如果是有感電阻，可以用幾個(gè)并聯(lián)以減小電感。

2、IGBT 開通和關(guān)斷選取不同的柵極電阻

通常為達(dá)到更好的驅(qū)動(dòng)效果，IGBT開通和關(guān)斷可以采取不同的驅(qū)動(dòng)速度，分別選取 Rgon和Rgoff（也稱 Rg+ 和 Rg- ）往往是很必要的。

IGBT驅(qū)動(dòng)器有些是開通和關(guān)斷分別輸出控制，如落木源TX-KA101、TX-KA102等，只要分別接上Rgon和Rgoff就可以了。

有些驅(qū)動(dòng)器只有一個(gè)輸出端，如落木源TX-K841L、TX-KA962F，這就要在原來(lái)的Rg 上再并聯(lián)一個(gè)電阻和二極管的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，用以調(diào)節(jié)2個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)速度。

3、在IGBT的柵射極間接上Rge＝10－100K 電阻，防止在未接驅(qū)動(dòng)引線的情況下，偶然加主電高壓，通過(guò)米勒電容燒毀IGBT。落木源驅(qū)動(dòng)板常見型號(hào)上(如：TX-DA962Dx、TX-DA102Dx)已經(jīng)有Rge了，但考慮到上述因素，用戶最好再在IGBT的柵射極或MOSFET柵源間加裝Rge。