【经验】单管IGBT驱动电阻Rg该如何选取？

时间： 2019-07-24 来源：世强

IGBT凭借出色的高电压大电流特点，是目前主流的功率开关器件，而其驱动设计关乎着IGBT能否可靠运行，驱动电阻Rg的选取尤其重要。但Rg的选型不是一个很简单的工作。

驱动电阻选取原则

因为电路中必然存在杂散电感，所以减小Rg时必须考虑di/dt所产生的影响，过高的di/dt除了会在IGBT 关断时产生过大的峰值电压以致于产存在过压击穿的风险外，在开通时也容易造成二极管反向恢复电流过大及IGBT内部的闩锁(latch-up)进而导致失效。

同时过高的dv/dt与di/dt也会引发更高的共模与差模噪声，导致驱动电路甚至其它器件的误动作。当增大Rg时必须考虑关断延时与门极电压抬升的影响，关断时间延长而造成死区的设置不足，除了会增大上下管直通的可能性，在IGBT上下管开关断的过程中，产生的飘移电流会通过门极电阻，所以会给关断状态下的IGBT 提供了更高的误导通的风险。

另外驱动电阻也决定了短路承受电流的时间与栅极电压的抬升的水平，Rg选取过小会缩短IGBT短路电流可以承受的时间，造成保护不及时。但过大的Rg也会促使短路电流的进一步增加，同样可能会导致IGBT的闩锁或瞬间过温进而失效。另外Rg 也影响了IGBT切换的损耗，进而会影响模块稳态操作时内部温度升高降低异常操作的余量。

驱动电阻功率计算

选取驱动电阻时，首要考虑其功率，笔者做设计时一般按照大于驱动功率的两倍计算，而驱动功率Pdrive=fw*Qg*△U；

式中fw：开关频率；Qg：门极电荷量；

以设计中应用的瑞萨单管RBN50H65T1FPQ-A0为例，RBN50H65T1FPQ-A0是瑞萨公司推出的一款高性能IGBT，该IGBT内置快速恢复二极管，使用沟槽栅极和薄晶圆技术（G8H系列），可以在短时间内快速切换且短路承受时间高达10分钟。查数据手册可得Qg=45nC,开关频率为20KHz，驱动栅极电压为±15V，计算驱动功率为Pdrive=0.027W，则电阻可选取1/8W即可。

驱动电阻Rg变化影响特性关系

在特定驱动情况下，驱动电阻变化与IGBT参数特性变化如下表1所示。

表1：栅极电阻与IGBT特征参数关系表

RENESAS IGBT单管及模块Rg选型推荐表

表2：IGBT单管Rg选型推荐表

总之驱动电阻Rg的选型是一个关乎整个系统稳定性的工作，通常工程师会根据实际的性能要求进一步调整而最终确定。

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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

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

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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

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

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型号- SMCJ24CA,LSIC1MO170E1000,L50QS200.V,A0-VS122PA600M7-L759F70,R7F701271EAFP#YK1,TFLEX HD300,EKXJ451ELL470ML25S,TPCM780,SGM2036-3.3YN5G/TR,SID1182KQ,SI8621BD-B-ISR,MLX91208LDC-CAL-000-SP

NIPPON CHEMI-CON,RENESAS,VINCOTECH,LITTELFUSE,PI,LAIRD,SILICON LABS,MELEXIS,SGMICRO - 优选器件方案

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型号- TFLEX HD300,C3M0065090D,C2M1000170D,10-F124NID150SH03-LG18F98,10-F124NIE150SH03-LG28F98,RA-8565SA,PS9402,MLX91208,10-F124NIX150SH03-LGX8F98,28R1101-000,28R0610-000,LSIC2SD120E30CC,28R1476-100,92ML,TPCM780,RC12-6-01LS,SMBJ18CA,KT05-1A-BV88622,28R1953-000,28B0141-000,WGM110,R5F56514FDLJ,WM 4C,C4D30120D,10-FY09S2A065ME-L869L08,SID1152K,SI8621BD-B-IS,SI8261BCD-C-IS,SID11X2K

WEIDMUELLER,LITTELFUSE,LAIRD,SILICON LABS,CREE,RENESAS,VINCOTECH,STANDEX-MEDER,II-VI MARLOW,EPSON,PI,ROGERS,MELEXIS - 优选器件方案 - V1.1

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型号- C4D10120D,T-FLEXHD300,SMBJ,BGM111,LXS,SMDJ,C2M1000170D,1812L,SLM750,SLM152,SC92,PS9402,TGARD500,30R,RBN40H125S1FPQ-A0,EFR32MG,PS9031,60R,LSIC2SD120E10CC,SMAJ,SMCJ,WDU,SMF,SI4438-C,WGM110,MKP,MLX91210,10-FZ12NMA040SH-M267F,2920L,BVS,EFM32JG,SGM2019

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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

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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

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型号- KSU60E60,LRMAP3920,TGARD 3000,0505025.MX52LEP,TFLEX HD300,SI8230,LRMAP5930,1.5SMC480A,P1100,SC92,SI86XX,RBN75H65T1GPQ-A0,SI8233,C4D30120D,SI8235,KSF60F60B,INN2904,TGARD 500,LSIC2SD120E30CC,MLX91210,KSU30D60,TGARD K52-2

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