IGBT栅极串联电阻对驱动波形的影响
栅极驱动电压的上升、下降速率对IGBT的开通和关断过程有着较大的影响。
在高频应用场合，驱动电压的上升、下降速率应尽量快一些，以提高IGBT
的开关速度，降低损耗。减小栅极串联电阻，可以提高IGBT 的开关速度，降低
开关损耗，用户可根据实际应用的频率范围，选择合适的栅极驱动电阻，也可以
选择开通和关断不同的栅极串联电阻值。
在正常情况下IGBT 的开通速度越快，损耗越小。但在开通过程中如有续流
二极管的反向恢复电流和吸收电容的放电电流，则开通的越快，IGBT 承受的峰
值电流越大，越容易导致IGBT 损坏。因此应该降低栅极驱动电压的上升速率,
既增加栅极串联电阻的阻值，抑制该电流的峰值。其代价是较大的开通损耗。利
用此技术，开通过程的电流峰值可以控制在任意值。
由以上分析可知，栅极串联电阻和驱动电路内阻抗对IGBT开通过程影响较
大，而对关断过程影响小一些，串联电阻小有利于加快关断速度，减小关断损耗。
但过小会导致di/dt 过大，产生较大的集电极电压尖峰。因此对串联电阻要根据
具体设计要求全面综合考虑。
栅极驱动电阻对驱动脉冲的波形也有影响。电阻值过小时会造成脉冲振荡，
过大时脉冲的前后沿会发生延迟或变缓。IGBT 栅极输入电容Cge随着其额定容
量的增加而增大。为了保持相同的脉冲前后沿速率，对于电流容量大的IGBT 器
件，应提供较大的前后沿充电电流。为此，栅极串联的电阻的阻值应随着IGBT
电流容量的增大而减小。
4. IGBT的驱动电路
在设计中比较常见的驱动电路有：⑴光耦驱动电路，光耦驱动电路是现代逆
变器和变频器设计时被广泛采用的一种电路，由于线路简单，可靠性高，开关性
能好，被许多逆变器和变频器厂家所采用。由于驱动光耦的型号很多，所以选用
的余地也很大。驱动光耦选用较多的主要有东芝的TLP系列，夏普的PC系列，
惠普的HCLP系列等；⑵ 集成块驱动电路，主要有IR的IR2111，IR2112，
IR2113等，三菱的EXB系列，M57959，M57962等。
IGBT 的驱动电路必须具备两个功能：一是实现控制电路与被驱动IGBT 的
栅极隔离；二是提供合适的栅极驱动脉冲，实现电隔离可以采用脉冲变压器、微
分变压器和光电耦合器。
5. IGBT的过流保护
IGBT 的过流保护电路可以分为两类：一类是低倍数(1.2～1.5 倍)的过载保
护；一类是高倍数(8～10)的短路保护。
对于过载保护不必快速反应，可采用集中式保护，即检测输入端或直流端的
总电流，当此电流超过设定值后比较器翻转，封锁所有IGBT 输入驱动脉冲，使
输出电流降为零。这种过载过流保护，一旦动作后,要通过复位才能恢复正常工
作。
IGBT 能够承受很短时间的短路电流，能够承受短路电流的时间与该IGBT的饱和导通压降有关，随着饱和导通压降的增加而延长。如饱和压降小于2V的
IGBT 允许的短路时间小于5μS，而饱和压降为3V的IGBT 的允许短路时间可达
15μS，4～5V时可达到30μS以上。存在以上的关系是由于随着饱和导通压降的
降低，IGBT 的阻抗也降低，短路电流同时增大，短路时的功耗随着电流的平方
增大，造成承受短路时间迅速减小。
通常采取的保护措施有软关断和降栅压两种。软关断是指在过流和短路时，
直接关断IGBT。但是，软关断抗*力差，一旦检测到过流信号就关断，很
容易发生误动作。为增加保护电路的抗*力，可在故障信号和保护动作之间
加一延时，不过故障电流会在这个延时时间内急剧上升，大大增加了故障损耗，
同时还会导致器件的di/dt 过大。所以往往是保护电路启动了，器件依然损坏了。
降栅压旨在检测到器件过流时，马上降低栅压，但器件仍维持导通。降栅压
后，设有固定延时，故障电流在这一段时间内被限制在一个较小的值，则降低了
故障时器件的损耗，延长了器件抗短路的时间，而且能够降低器件关断时的di/dt，
对器件的保护十分有利。若延时后故障信号依然存在，则关断器件，若故障信号
消失，则驱动电路恢复到正常工作状态，因而大大增强了抗骚扰的能力。
上述降栅压的方法只考虑了栅压与短路电流大小的关系，而在实际应用中，
降栅压的速度也是一个重要因素，它直接决定了故障电流下降的di/dt。慢降栅压
技术就是通过限制降栅压的速度来控制故障电流的下降速度，从而抑制器件的
di/dt 和Uce的峰值。