【经验】简析IGBT驱动波形振荡原因及解决方法

时间： 2019-08-01 来源：世强

技术问答

在调试大功率变流器或电源设备时，工程师经常会遇到的一个问题就是IGBT驱动波形出现振荡，如果不加以改善，可能会造成IGBT桥臂直通，设备不能正常运行或损坏。如图1所示：

图1、IGBT开通瞬间驱动波形振荡

下面我们就以RENESAS的IGBT单管 RBN50H65和驱动光耦 PS9031搭建的变频器为例，分析在电力电子设备中IGBT驱动振荡出现的原因及解决方法。

我们知道，IGBT在开关时存在米勒效应，驱动波形在上升沿会出现米勒平台，如图2所示：

图2、IGBT上升沿驱动波形米勒平台

通常情况下，IGBT的驱动波形在上升沿出现振荡可能存在的原因如下：

1、 IGBT驱动能力（电流）不足，开通时给米勒电容充电电流偏小；

2、驱动线过长，引入干扰信号或形成LC振荡；

3、直流母线杂散电感太大，Vce振荡尖峰太大，串扰导致驱动波形振荡。

常见的IGBT驱动振荡通常是以上三种原因，其中1和2大多数工程师都会第一时间想到，并给出对应的解决方法，而第3种原因容易被忽略，从而不能尽快的找到正确的解决方案。针对上述IGBT驱动振荡的原因，给出以下解决方法：

1、减小驱动线长度（减小电感）；

2、适当减小驱动电阻阻值（增大驱动电流）；

3、从LC的角度考虑，在速度满足要求的前提下，ge间加一个合适的门极电容（100pf-1nf之间）；

4、优化直流母线的结构设计，减小杂散电感。同时在IGBT的CE极间增加无感吸收电容，减小尖峰电压。

通过以上几种改善方法，可以帮助工程师快速解决调试中遇到的IGBT驱动波形振荡问题，减小IGBT的直通故障风险，提高整机可靠性。

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我的果果超可爱 Lv5. 技术专家 2020-12-30

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

选型指南 - SLKOR - 2022/10/9 PDF 中文下载

【方案】30~80kW组串式光伏逆变器优选器件方案

描述- 该方案针对30~80kW的组串式光伏逆变器，采用多路BOOST升压电路，减少光伏电池组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，最大程度增加发电量。逆变侧采用T型三电平拓扑，开关频率支持16kHz（最佳频率点），效率最高可达98.54%。辅助电源采用1700V耐压SiC MOSFET，单端反激电源可直接应用在1000V母线系统。同时，在BOOST升压电路和逆变电路中均采用IGBT模块设计，集成度更高。

型号- MKS4J022202D00MSSD,10-FZ12NMA080NS03-M260F,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,BGM111,C2M1000170D,EFR32MG13P732F512GM48-C,RBN75H125S1GP4-A0,10-FY12NMA160SH01-M820F18,KT05,PS9402,SGM6022,MLX91208,28R1101-000,28R0610-000,30-FT12NMA160SH-M669F28,PS9031,LSIC2SD120E30CC,30-FT12NMA200SH-M660F08,LXXXX 15.00/05/90 4.5SN GR,28R1476-100,92ML,LX 15.00/05/90 4.5SN GR BX,MKS4J033305D00KSSD,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,28R1953-000,PS9531L3,SI86XX,28B0141-000,WDU50N,SGM6032,WGM110,R5F56514FDLJ,C4D30120D,WDU70N,RBN40H125S1GPQ-A0,C2M0080120D,V23990-P629-L43,SGM2019,LSIC1MO120E0080,SID11X2K,SI8261BCD-C-IS

优选器件方案 - WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,WIMA,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - V2.1 PDF 中文下载

【应用】ROHM 1200V/25A的IGBT单管助力变频器设计，VCE(sat)低至1.7V

变频器是通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备，主要由整流、滤波、逆变、驱动单元、检测单元等组成。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。变频器中需要一颗IGBT单管，推荐ROHM的RGS50TSX2DGC11助力变频器设计。

应用方案发布时间 : 2022-01-28

【方案】20kW~60kW充电桩优选器件方案

描述- 本方案针对20kW~60kW 充电桩的高性能需求，在PFC 整流电路和DC-DC 变换电路均采用了Vincotech高性能ANPFC 模块以及H 桥逆变模块，实现了管脚与风道之间的相互独立。同时，采用Laird 高性能导热材料和Standex 带散热底座的平面变压器和电感，提高充电桩功率等级的同时增强了整机的防护性和可靠性。

型号- 2SK2225-80-E,TFLEX HD300,CMS-R010-1.0,U9507C,TPCM 780,10-FZ074PA0XXSM-LXXXF08,SPFJ160,PS9402,BVE-A-R002-1.0,MLX91208,10-FZ07ANAXXSM-LE2XL08,PS9031,LSIC2SD120E30CC,SI8235BD-D-IS,SI8233BD-D-IS,10-FZ071SA050SM02-L524L18,KSU60D60N,92ML,10-FZ07ANA75SM-LE28L08,10-FZ07ANA150SM-LE20L08,0505030.MX52LEP,RC12-6-01LS,10-FY074PA100SM-L583F08,10-FZ071SA100SM02-L526L18,SMBJ18CA,ADP32F12A,PS9531L3,10-FZ071SA075SM02-L525L18,RBN75H65T1GPQ-A0,C4D30120D,KSF60F60B,SID1152K,SI8621BD-B-IS,10-FZ07ANA100SM-LE29L08,10-FZ074PA050SM-L624F08,10-FZ074PA075SM-L625F08,SGM2019

优选器件方案 - ISABELLENHUETTE,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,ADVANCECHIP,RENESAS,VINCOTECH,II-VI MARLOW,WOLFSPEED,LONGSUNG,KYOCERA,PI,ROGERS,MELEXIS,SGMICRO - V1.1 PDF 中文下载

【方案】高效中央空调变频控制器优选器件方案

描述- 本方案针对传统的中央空调变频器体积大、单管数量多的缺点，采用Vincotech（威科）高集成度的PFC模块和逆变模块，配合Renesas（瑞萨电子）高性能电机控制MCU，可以帮助客户快速构建具备高质量、高性能电机驱动和功率因数校正功能的空调变频器方案，实现中央空调变频器高集成度模块化设计，提高功率密度和整机效率。

型号- 92ML,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,SID1132K,CMS-R010-1.0,R5F562TAADFP,EFM32TG11B320F128GM64-A,SMBJ18CA,PS9531L3,RBN50H65T1GPQ-A0,10-FZ062TA030SM-P986D13,10-FZ062TA050SM-P987D13,PS9402,BVE-A-R002-1.0,10-ZB066PA030SB-M996F08,PS9031,INN2904,MLX91210,D25JEB80V,SI8621BD-B-IS

优选器件方案 - ISABELLENHUETTE,RENESAS,VINCOTECH,SHINDENGEN,LITTELFUSE,PI,LAIRD,ROGERS,SILICON LABS,MELEXIS - V2.0 PDF 中文下载

【方案】高效率便携式逆变电焊机优选器件方案

描述- 本方案采用Vincotech（威科）高集成度IGBT模块，集成单相整流桥、双路交错PFC和H桥逆变电路，集成度高，可以实现元器件与风道互相隔离，达到更高的防护等级。同时双路交错PFC电路可以将功率因数提高到99%以上，有效提高电网利用率，实现高效率、高防护等级与低损耗的逆变电焊机设计方案。

型号- 92ML,RJH60F5DPQ,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,MKS4J033305D00KSSD,CMS-R010-1.0,R5F562TAADFP,SMBJ18CA,PS9531L3,PS9402,BVE-A-R002-1.0,RBN75H65T1GPQ-A0,PS9031,INN2904,D25JEB80V,SI8621BD-B-IS,10-FY07ZAB075SM-L515B08

优选器件方案 - ISABELLENHUETTE,RENESAS,VINCOTECH,SHINDENGEN,LITTELFUSE,PI,LAIRD,ROGERS,SILICON LABS,WIMA - V2.0 PDF 中文下载

世强可为30~80kW组串式光伏逆变器供应功率转换单元和辅助电源模块

针对光伏发电系统逆变器，世强元件电商推荐Vincotech的IGBT模块、Renesas的IGBT单管、Wolfspeed的MOSFET、Wolfspeed的SiC二极管、Littelfuse的Sic MOSFET、PI或Silicon Labs的驱动IC、Renesas的驱动光耦、WIMA的滤波电容、Melexis的电流传感器等产品。

器件选型发布时间 : 2018-06-02

【选型】CMOS栅极驱动光耦取代传统光耦驱动器，让电源设计者更轻松

Silicon Labs Si826x系列CMOS隔离栅极驱动器，封装和引脚都兼容栅极门驱动光耦，可直接进行替换而不需要做印制电路板改动。并且器件可使用在定制方式下工作或使用传统光驱动器输入电路。Si826x隔离门驱动器产品与光驱动器相比，其时序性能比光驱动器快8到10倍。这有利于它们在低中频应用像电机驱动、医疗设备和开关模式电源系统中使用。

原厂动态发布时间 : 2016-05-27

【应用】工作频率高达50KHz的驱动光耦PS9531L3-V-E3-AX用于直流充电桩，延迟时间低至175ns

直流充电桩是一种用于为电动汽车或混合动力汽车提供高功率直流充电的设备。与交流充电桩相比，直流充电桩具有更高的功率和更快的充电速度，通常可以在较短的时间内为电动汽车充满电。某客户设计一个直流充电桩，在设计维也纳电路时需要用到6颗mos管搭建全桥。

应用方案发布时间 : 2023-03-30

瑞萨IGBT驱动光耦，可PIN to PIN替代TLP350、ACPL-T350等驱动光耦

瑞萨（Renesas）Renesas PS9531 IGBT驱动光耦具有出色的驱动能力，峰值输出电流最大可达2.5A；其传播延时最大175ns，可实现更高的功率转换效率。其共模抑制能力高达50kV/μs，可有效防止PWM开关噪声反作用于控制器，提高系统的可靠性；最高工作温度可高达125℃，满足逆变器高温应用环境，确保系统更加稳定。

器件选型发布时间 : 2018-04-18

【应用】瑞萨栅极驱动光耦器PS9531L3助力户用光储一体机IGBT驱动设计，CMTI高达50KV/μs

本文介绍瑞萨的栅极驱动光耦器PS9531L3应用于户用光储一体机IGBT驱动设计，具有2.5A的拉灌电流能力，带滞后欠压闭锁功能，具有更优秀的动态参数，成熟批量器件，在性能和可靠性方面更加出色经过市场大批量验证。

应用方案发布时间 : 2022-12-20

现货替代 Avago驱动光耦ACPL-330J、ACPL-331J、ACPL-332J，价格便宜10%

Renesas驱动光耦PS9402可pin to pin替代Avago （Baroadcom）驱动光耦ACPL-330J，ACPL-331J，ACPL-332J，且在驱动电流、共模抑制比、温度范围、隔离电压等性能较Avago （Baroadcom）驱动光耦ACPL-330J、ACPL-331J、ACPL-332J更具优势，价格较ACPL-330J，ACPL-331J，ACPL-332J便宜10%。

新产品发布时间 : 2018-08-28