對于IGBT的門(mén)極所需的驅動(dòng)功率的大小計算，我們經(jīng)常在拿到IGBT規格書(shū)的時(shí)候會(huì )根據其中的Qg或者輸入電容。
　　Ciss(Ciss=Cge+Cgc)做一個(gè)大致的計算,P=Qg*ΔVge*f或者P=Ciss*5*ΔVge?*f，今天我們就來(lái)聊聊IGBT驅動(dòng)器驅動(dòng)功率的計算。

　　關(guān)于IGBT的使用，我們在評估完IGBT本身特性參數的時(shí)候，可以最重要的就是驅動(dòng)器的選擇和設計了，此時(shí)我們經(jīng)常會(huì )遇到，如Datasheet描述的參數不是太充分，驅動(dòng)電阻應該如何選擇(這個(gè)一般IGBT廠(chǎng)家都會(huì )有一個(gè)推薦值，在其附近選取，再根據實(shí)際情況進(jìn)行調整)等等一些不確定因素或者問(wèn)題，在這之前，我覺(jué)得對于一個(gè)驅動(dòng)器的設計，最重要的因素還是其驅動(dòng)功率，這一點(diǎn)達不到，其他因素都沒(méi)有意義了。

　　1.
　　確定門(mén)極電荷Qg和門(mén)極電容

　　對于設計一個(gè)驅動(dòng)器來(lái)說(shuō)，最重要的參數莫過(guò)于門(mén)極電荷Qg的大小，同時(shí)確定實(shí)際的門(mén)極輸入電容Cies的大小，因為Datasheet中給到的輸入電容大小一般是個(gè)參考值，確定實(shí)際門(mén)極輸入電容是一重要意義的。

　　我們可以通過(guò)測量門(mén)極的充電過(guò)程來(lái)確定實(shí)際輸入結電容Cin的大小。首先，在負載端沒(méi)有輸出電壓的情況下，我們可以進(jìn)行下面這樣的計算：

　　門(mén)極電荷Qg=∫idt=C*ΔV

　　確定了門(mén)極電荷Qg之后，我們可以通過(guò)門(mén)極充電過(guò)程中的門(mén)極電壓上升過(guò)程，示波器可以測量出ΔV，那么利用公式可以計算出實(shí)際的門(mén)極輸入電容

　　Cin=Qg/ΔV

　　這里的測得的實(shí)際輸入結電容Cin在我們的設計中是具有很大意義的。
　　2.
　　關(guān)于Ciss

　　在IGBT的Datasheet中，我們經(jīng)常會(huì )看到一個(gè)參數Ciss，在實(shí)際電路應用中，這個(gè)參數其實(shí)并不算一個(gè)很有用的參數，是因為它是通過(guò)電橋測得的，由于測量電壓太小而不能達到門(mén)極的門(mén)檻電壓，實(shí)際開(kāi)關(guān)過(guò)程中的miller效應并沒(méi)有能包涵在內。在測量電路中，一個(gè)25V的電壓加在集電極上，在這種測量方法下測得的結電容要比Vce=0的時(shí)候要小一些，因此，規格書(shū)中的Ciss這個(gè)參數一般用于IGBT相互做對比時(shí)使用。

　　一般我們使用下面的經(jīng)驗公式根據規格書(shū)的Ciss來(lái)計算輸入電容Cin的大小
　　Cin=5Ciss

　　3.
　　驅動(dòng)功率的計算

　　接下來(lái)讓我們看看應該如何來(lái)計算驅動(dòng)功率。

　　在輸入結電容中存儲的能量可以通過(guò)如下公式計算：

　　W=1/2*Cin*ΔU?

　　其中，ΔU是門(mén)極上上升的整個(gè)電壓，比如在±15V的驅動(dòng)電壓下，ΔU就是30V。

　　在每個(gè)周期，門(mén)極被充電兩次，一個(gè)IGBT所需的驅動(dòng)功率我們可以按下式計算：

　　P=f*Cin*ΔU?

　　如果門(mén)極電荷先前通過(guò)測量得到了，那么

　　P=f*Qg*ΔU

　　這個(gè)功率是每個(gè)IGBT驅動(dòng)時(shí)所必須的，但門(mén)極的充放電時(shí)基本沒(méi)有能量損失的，這個(gè)功率實(shí)際上損失在驅動(dòng)電阻和外部電路中。當然，設計時(shí)還需要考慮其他方面的損耗，比如供電電源的損耗。

　　4.
　　驅動(dòng)電流的計算

　　驅動(dòng)器的最大輸出電流必須大于等于實(shí)際所需要的門(mén)極驅動(dòng)電流，計算公式如下：

　　Ig,max=ΔU/Rg,min
　　ΔU是整個(gè)門(mén)極上升電壓，而Rg,min是電路中選取的最小驅動(dòng)電阻。
　　下面我們舉個(gè)例子簡(jiǎn)單計算一下：
　　比如現有一個(gè)200A的IGBT模塊，工作頻率8KHZ，門(mén)極電荷測量波形如下：

　　Qg和ΔU可以通過(guò)示波器測得：Qg=2150nC，ΔU=30V

　　那么門(mén)極電容Cin=Qg/ΔU=71.6nF。

　　所需的驅動(dòng)功率：

　　P=f*Qg*ΔU=8*2150*30=0.516W

　　如果Rg=4.7Ω，那么驅動(dòng)電流為：

　　Ig=ΔU/Rg=30/4.7=6.4A

　　所需驅動(dòng)功率的大小，再結合其他設計因素，我們就可以參考設計出所需的驅動(dòng)板。