温故而知新—IGBT的驱动功率计算
来源：罗姆半导体社区
对于igbt的门极所需的驱动功率的大小计算，我们经常在拿到igbt规格书的时候会根据其中的qg或者输入电容
ciss(ciss=cge+cgc)做一个大致的计算,p=qg*δvge*f或者p=ciss*5*δvge²*f，今天小r就与大家来聊聊igbt驱动器驱动功率的计算。
关于igbt的使用，我们在评估完igbt本身特性参数的时候，可以最重要的就是驱动器的选择和设计了，此时我们经常会遇到，如datasheet描述的参数不是太充分，驱动电阻应该如何选择(这个一般igbt厂家都会有一个推荐值，在其附近选取，再根据实际情况进行调整)等等一些不确定因素或者问题，在这之前，我觉得对于一个驱动器的设计，最重要的因素还是其驱动功率，这一点达不到，其他因素都没有意义了。
1.
确定门极电荷qg和门极电容
对于设计一个驱动器来说，最重要的参数莫过于门极电荷qg的大小，同时确定实际的门极输入电容cies的大小，因为datasheet中给到的输入电容大小一般是个参考值，确定实际门极输入电容是一重要意义的。
我们可以通过测量门极的充电过程来确定实际输入结电容cin的大小。首先，在负载端没有输出电压的情况下，我们可以进行下面这样的计算：
门极电荷qg=∫idt=c*δv
确定了门极电荷qg之后，我们可以通过门极充电过程中的门极电压上升过程，示波器可以测量出δv，那么利用公式可以计算出实际的门极输入电容
cin=qg/δv
这里的测得的实际输入结电容cin在我们的设计中是具有很大意义的。
2.
关于ciss
在igbt的datasheet中，我们经常会看到一个参数ciss，在实际电路应用中，这个参数其实并不算一个很有用的参数，是因为它是通过电桥测得的，由于测量电压太小而不能达到门极的门槛电压，实际开关过程中的miller效应并没有能包涵在内。在测量电路中，一个25v的电压加在集电极上，在这种测量方法下测得的结电容要比vce=0的时候要小一些，因此，规格书中的ciss这个参数一般用于igbt相互做对比时使用。
一般我们使用下面的经验公式根据规格书的ciss来计算输入电容cin的大小
cin=5ciss
3.
驱动功率的计算
接下来让我们看看应该如何来计算驱动功率。
在输入结电容中存储的能量可以通过如下公式计算：
w=1/2*cin*δu²
其中，δu是门极上上升的整个电压，比如在±15v的驱动电压下，δu就是30v。
在每个周期，门极被充电两次，一个igbt所需的驱动功率我们可以按下式计算：
p=f*cin*δu²
如果门极电荷先前通过测量得到了，那么
p=f*qg*δu
这个功率是每个igbt驱动时所必须的，但门极的充放电时基本没有能量损失的，这个功率实际上损失在驱动电阻和外部电路中。当然，设计时还需要考虑其他方面的损耗，比如供电电源的损耗。
4.
驱动电流的计算
驱动器的最大输出电流必须大于等于实际所需要的门极驱动电流，计算公式如下：
ig,max=δu/rg,min
δu是整个门极上升电压，而rg,min是电路中选取的最小驱动电阻。
下面我们举个例子简单计算一下：
比如现有一个200a的igbt模块，工作频率8khz，
qg和δu可以通过示波器测得：qg=2150nc，δu=30v
那么门极电容cin=qg/δu=71.6nf。
所需的驱动功率：
p=f*qg*δu=8*2150*30=0.516w
如果rg=4.7ω，那么驱动电流为：
ig=δu/rg=30/4.7=6.4a
所需驱动功率的大小，再结合其他设计因素，我们就可以参考设计出所需的驱动板。
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1.
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cin=qg/δv
这里的测得的实际输入结电容cin在我们的设计中是具有很大意义的。
2.
关于ciss
在igbt的datasheet中，我们经常会看到一个参数ciss，在实际电路应用中，这个参数其实并不算一个很有用的参数，是因为它是通过电桥测得的，由于测量电压太小而不能达到门极的门槛电压，实际开关过程中的miller效应并没有能包涵在内。在测量电路中，一个25v的电压加在集电极上，在这种测量方法下测得的结电容要比vce=0的时候要小一些，因此，规格书中的ciss这个参数一般用于igbt相互做对比时使用。
一般我们使用下面的经验公式根据规格书的ciss来计算输入电容cin的大小
cin=5ciss
3.
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在输入结电容中存储的能量可以通过如下公式计算：
w=1/2*cin*δu²
其中，δu是门极上上升的整个电压，比如在±15v的驱动电压下，δu就是30v。
在每个周期，门极被充电两次，一个igbt所需的驱动功率我们可以按下式计算：
p=f*cin*δu²
如果门极电荷先前通过测量得到了，那么
p=f*qg*δu
这个功率是每个igbt驱动时所必须的，但门极的充放电时基本没有能量损失的，这个功率实际上损失在驱动电阻和外部电路中。当然，设计时还需要考虑其他方面的损耗，比如供电电源的损耗。
4.
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ig,max=δu/rg,min
δu是整个门极上升电压，而rg,min是电路中选取的最小驱动电阻。
下面我们举个例子简单计算一下：
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qg和δu可以通过示波器测得：qg=2150nc，δu=30v
那么门极电容cin=qg/δu=71.6nf。
所需的驱动功率：
p=f*qg*δu=8*2150*30=0.516w
如果rg=4.7ω，那么驱动电流为：
ig=δu/rg=30/4.7=6.4a
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