IGBT驱动优化的底层逻辑是什么
——驱动优化的底层逻辑是什么?
引
哎呀好久不见，最近又在调驱动
特地赶来分享一下心得
igbt的驱动是个很有意思的事情
调试的时候总是在权衡、取舍
调来调去也离不开它的底层逻辑，也就是原理
咱就根据这个底层逻辑
捋一捋具体的实现方法
走着
驱动优化的目的
这一点非常重要，不明白优化目标，乱改一通，非常没有目的性;
看一看，作为一个电流的开关，咱要追求它的什么特性，简单罗列一下，有哪些
举个例子，假如你就是想要抑制关断电压尖峰，那除了优化杂散电感外，就从关断di/dt上下手，至于怎么控制di/dt，别急，后边很详细
优化之后，再回过头来看有没有影响其它关键性能，或者其它关键性能可做多少取舍，如牺牲多少开关损耗之类。这样，调节的方向就很明确，鸡腿也越来越近
说白了，无论你准求什么目标，其实都是在控制di/dt和dv/dt
驱动的底层逻辑
这部分非常朴实无华且枯燥
但是看懂了，理解后边的方法会非常容易
首先，作为场控器件，igbt的驱动是输入电容充放电的过程
也就是给cgecgc充放电
简单铺垫一下：
cge和coxd为氧化层电容，与栅极电压和集电极电压无关;
cdep和cce是igbt开关暂态耗尽层空间电荷作用的结果，因此与vce密切相关
cgc=cdep+coxd又叫米勒电容
关键来了，以开通过程为例：
t0-t1：开通延迟，驱动电流ig，不断给cge充电，由于vce还没有下降，米勒电容的大小取决于cdep(电容串联，容值取决于小的哪个，类似于电阻并联，cdep的大小随vce增大而减小)cdep相对于cge非常小，因此主要给vge充电
t1-t2：vge达到vgeth，电流上升，由于di/dt和杂散电感的影响，vce会有一个缺口;门极主要还是给cge充电，道理同上，t2时刻由于反向恢复电流的峰值，vge会出现一个小尖峰vge pk
gm是igbt的跨导
t2-t3：米勒平台,二极管结束反向恢复，开始承受反向压降，igbt的vce迅速下降，此时cdep变大，米勒电容变大，相对于cge量级相当，于是开始给米勒电容充电，vge不再上升，形成米勒平台
t3-t4：继续给cge//cgc充电，直至达到驱动电路的正偏置电压vcc，门极驱动电流呈指数衰减
总结：把过程分为四个部分，优化哪部分的参数，看该部分的特性就行
(又来举例子，你要优化开通di/dt，那就瞄准t1-t2阶段，这段vge受啥影响，驱动电流和cge,逻辑就是这么简单)
优化方法
说完原理就是实操了
这就是内功心法不变，招式千变万化，注意看，说不定你未来的专利就在这里头
如何控制di/dt和dv/dt?
控制di/dt、dv/dt——>控制vge波形
vge的影响因素有几个呢?列出来：
偏置电压vcc、驱动电阻r、二者决定驱动电流
栅极射极电容cge和米勒电容cgc
于是，改来改去无外乎更改上述几个参数，而且是变着花样改
总的来说，分为开环和闭环两种方式：
开环：(改电阻、改输入电容、分级驱动、高频方波驱动)
闭环：(闭环di/dt、dv/dt控制，有源嵌位、参考波形给定)
1d改电阻
工程上最直观最常用、通常理解增大关断电阻，可减小di/dt，因此降低关断电压尖峰，但增加关断损耗。
最新的沟槽栅场终止型igbt，关断电压尖峰并非与驱动电阻成单纯线性关系，反而在比较小的范围内，电压尖峰随着驱动电阻的增大而增大
调试的朋友遇到这种诡异的问题不要奇怪啦
2改电容
增加cge降低di/dt，增加cgc降低dv/dt，简单而直观，易实现
缺点：增加开关损耗，增大米勒电容增加直通风险
3分级驱动
把关断分为不同阶段，每个阶段采用不同的
电阻、电流、电压
类似于下边这种，可变驱动电阻阵列，实现不同阶段可变驱动电阻：
或者这种，分阶段采用不同的驱动电流或驱动电压
(t0-t1驱动电流大点，减小开通延迟，t1-t2小点，增大di/dt，t2之后大点，缩短米勒平台)
目前车规级驱动芯片普遍使用的两级关断也是这个思想
优点：电路相对简单
缺点：控制离散化，不能精准控制
4高频方波
由于开关损耗较大，汽车应用见不到，感兴趣的同学查阅论文
5参考波形给定
第一类：给定vge，使用前馈或者反馈的方式控制vge的轨迹，类似于下图
第二类：给定vce，类似于下图
第三类：给定di/dt、dv/dt
看起来是不是很厉害，但是电路很复杂，时滞高，工程上的应用其实并不多
上图这么复杂是为了实现关断过程的分段控制，下图虚线前后分开，前边控制di/dt，后边控制dv/dt
于是，这种方法的特点就是
优点：参考波形简单
缺点：电路复杂
6有源嵌位法
相必大家非常熟悉，最常用，本质上是负反馈，vce过压击穿tvs，使vge拉升延缓关断速度
优点：电路简单，响应迅速，应用广泛
缺点：tvs频繁动作会发热，影响寿命;tvs耐压限制igbt阻断电压
因此，该方法应用时，尽量让它短时间工作
7关断尖峰吸收电路
工业上应用很多，吸收电路本身的散热和占用的空间是个问题，它的原理也很简单，百度可得
结
这部分的内容在整理的过程中，颇有感悟
调驱动的过程中，面临着各种取舍和权衡
像人生一样，一直在取舍
追求优化
鱼和熊掌怎么兼得呢
那只能提升硬实力
用更先进的芯片
训练更高效的大脑
——完——
原文标题：盘点igbt驱动优化方法!!
文章出处：【微信公众号：电力电子技术与应用】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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咱就根据这个底层逻辑
捋一捋具体的实现方法
走着
驱动优化的目的
这一点非常重要，不明白优化目标，乱改一通，非常没有目的性;
看一看，作为一个电流的开关，咱要追求它的什么特性，简单罗列一下，有哪些
举个例子，假如你就是想要抑制关断电压尖峰，那除了优化杂散电感外，就从关断di/dt上下手，至于怎么控制di/dt，别急，后边很详细
优化之后，再回过头来看有没有影响其它关键性能，或者其它关键性能可做多少取舍，如牺牲多少开关损耗之类。这样，调节的方向就很明确，鸡腿也越来越近
说白了，无论你准求什么目标，其实都是在控制di/dt和dv/dt
驱动的底层逻辑
这部分非常朴实无华且枯燥
但是看懂了，理解后边的方法会非常容易
首先，作为场控器件，igbt的驱动是输入电容充放电的过程
也就是给cgecgc充放电
简单铺垫一下：
cge和coxd为氧化层电容，与栅极电压和集电极电压无关;
cdep和cce是igbt开关暂态耗尽层空间电荷作用的结果，因此与vce密切相关
cgc=cdep+coxd又叫米勒电容
关键来了，以开通过程为例：
t0-t1：开通延迟，驱动电流ig，不断给cge充电，由于vce还没有下降，米勒电容的大小取决于cdep(电容串联，容值取决于小的哪个，类似于电阻并联，cdep的大小随vce增大而减小)cdep相对于cge非常小，因此主要给vge充电
t1-t2：vge达到vgeth，电流上升，由于di/dt和杂散电感的影响，vce会有一个缺口;门极主要还是给cge充电，道理同上，t2时刻由于反向恢复电流的峰值，vge会出现一个小尖峰vge pk
gm是igbt的跨导
t2-t3：米勒平台,二极管结束反向恢复，开始承受反向压降，igbt的vce迅速下降，此时cdep变大，米勒电容变大，相对于cge量级相当，于是开始给米勒电容充电，vge不再上升，形成米勒平台
t3-t4：继续给cge//cgc充电，直至达到驱动电路的正偏置电压vcc，门极驱动电流呈指数衰减
总结：把过程分为四个部分，优化哪部分的参数，看该部分的特性就行
(又来举例子，你要优化开通di/dt，那就瞄准t1-t2阶段，这段vge受啥影响，驱动电流和cge,逻辑就是这么简单)
优化方法
说完原理就是实操了
这就是内功心法不变，招式千变万化，注意看，说不定你未来的专利就在这里头
如何控制di/dt和dv/dt?
控制di/dt、dv/dt——>控制vge波形
vge的影响因素有几个呢?列出来：
偏置电压vcc、驱动电阻r、二者决定驱动电流
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于是，改来改去无外乎更改上述几个参数，而且是变着花样改
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开环：(改电阻、改输入电容、分级驱动、高频方波驱动)
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看起来是不是很厉害，但是电路很复杂，时滞高，工程上的应用其实并不多
上图这么复杂是为了实现关断过程的分段控制，下图虚线前后分开，前边控制di/dt，后边控制dv/dt
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因此，该方法应用时，尽量让它短时间工作
7关断尖峰吸收电路
工业上应用很多，吸收电路本身的散热和占用的空间是个问题，它的原理也很简单，百度可得
结
这部分的内容在整理的过程中，颇有感悟
调驱动的过程中，面临着各种取舍和权衡
像人生一样，一直在取舍
追求优化
鱼和熊掌怎么兼得呢
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——完——
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文章出处：【微信公众号：电力电子技术与应用】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
当贝X3激光投影仪体验怎么样，看和SWITCH活动就知道了
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