種類
絕緣栅雙極型晶體管(IGBT)在今天的電力電子領域中已經得到廣泛的應用，在實際使用中除IGBT自身外，IGBT驅動器的作用對整個換流系統來說同樣至關重要。驅動器的選擇及輸出功率的計算決定了換流系統的可靠性。驅動器功率不足或選擇錯誤可能會直接導緻IGBT和驅動器損壞。以下總結了一些關于IGBT驅動器輸出性能的計算方法以供選型時參考。
IGBT的開關特性主要取決于IGBT的門極電荷及内部和外部的電阻。圖1是IGBT門極電容分布示意圖，其中CGE是栅極-發射極電容、CCE是集電極-發射極電容、CGC是栅極-集電極電容或稱米勒電容（Miller Capacitor）。門極輸入電容Cies由CGE和CGC來表示，它是計算IGBT驅動器電路所需輸出功率的關鍵參數。該電容幾乎不受溫度影響，但與IGBT集電極-發射極電壓VCE的電壓有密切聯系。
在IGBT數據手冊中給出的電容Cies的值，在實際電路應用中不是一個特别有用的參數，因為它是通過電橋測得的，在測量電路中，加在集電極上C的電壓一般隻有25V(有些廠家為10V)，在這種測量條件下，所測得的結電容要比VCE=600V時要大一些(如圖2)。由于門極的測量電壓太低(VGE=0V)而不是門極的門檻電壓，在實際開關中存在的米勒效應（Miller效應）在測量中也沒有被包括在内，在實際使用中的門極電容Cin值要比IGBT數據手冊中給出的電容Cies值大很多。因此，在IGBT數據手冊中給出的電容Cies值在實際應用中僅僅隻能作為一個參考值使用。
确定IGBT的門極電荷
對于設計一個驅動器來說，最重要的參數是門極電荷QG(門極電壓差時的IGBT門極總電荷)，如果在IGBT數據手冊中能夠找到這個參數，那麼我們就可以運用公式計算出：
門極驅動能量 E = QG · UGE = QG · [ VG(on) - VG(off) ]
門極驅動功率 PG = E · fSW = QG · [ VG(on) - VG(off) ] · fSW
驅動器總功率 P = PG + PS（驅動器的功耗）
平均輸出電流 IoutAV = PG / ΔUGE = QG · fSW
最高開關頻率 fSW max. = IoutAV(mA) / QG(μC)
峰值電流IG MAX = ΔUGE / RG min = [ VG(on) - VG(off) ] / RG min
其中的 RG min = RG extern + RG intern
fsw max.最高開關頻率IoutAV單路的平均電流QG門極電壓差時的IGBT門極總電荷RG extern : IGBT外部的門極電阻RG intern IGBT芯片内部的門極電阻但是實際上在很多情況下，數據手冊中這個門極電荷參數沒有給出，門極電壓在上升過程中的充電過程也沒有描述。
這時候最好是按照 IEC 60747-9-2001 - Semiconductor devices -
Discrete devices - Part 9: Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs)
所給出的測試方法測量出開通能量E，然後再計算出QG。
E = ∫IG · ΔUGE · dt= QG · ΔUGE
這種方法雖然準确但太繁瑣，一般情況下我們可以簡單地利用IGBT數據手
冊中所給出的輸入電容Cies值近似地估算出門極電荷：
如果IGBT數據表給出的Cies的條件為VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz，那麼可以近似的認為Cin=4.5Cies，
門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 4.5 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 4.5
Cies : IGBT的輸入電容（Cies 可從IGBT 手冊中找到）
如果IGBT數據表給出的Cies的條件為VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz，那麼可以近似的認為Cin=2.2Cies，
門極電荷 QG ≈ ΔUGE · Cies · 2.2 = [ VG(on) - VG(off) ] · Cies · 2.2
Cies : IGBT的輸入電容（Cies 可從IGBT 手冊中找到）
如果IGBT數據手冊中已經給出了正象限的門極電荷曲線，那麼隻用Cies 近似計算負象限的門極電荷會更接近實際值：
門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 4.5 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 4.5
--适用于Cies 的測試條件為 VCE = 25 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT
門極電荷 QG ≈ QG(on) + ΔUGE · Cies · 2.2 = QG(on) + [ 0 - VG(off) ] · Cies · 2.2
--适用于Cies 的測試條件為 VCE = 10 V, VGE = 0 V, f= 1 MHz 的IGBT
當為各個應用選擇IGBT驅動器時，必須考慮下列細節：
驅動器必須能夠提供所需的門極平均電流IoutAV及門極驅動功率PG。驅動器的最大平均輸出電流必須大于計算值。
驅動器的輸出峰值電流IoutPEAK必須大于等于計算得到的最大峰值電流。
驅動器的最大輸出門極電容量必須能夠提供所需的門極電荷以對IGBT的門極充放電。在POWER-SEM驅動器的數據表中，給出了每脈沖的最大輸出電荷，該值在選擇驅動器時必須要考慮。
另外在IGBT驅動器選擇中還應該注意的參數包括絕緣電壓Visol IO和dv/dt能力。
公式
Rlimit=10～100Ω,C=10～470μF,Creset=10nF.
栅極電阻
一、栅極電阻Rg的作用
1、消除栅極振蕩
絕緣栅器件(IGBT、MOSFET)的栅射（或栅源）極之間是容性結構，栅極回路的寄生電感又是不可避免的，如果沒有栅極電阻，那栅極回路在驅動器驅動脈沖的激勵下要産生很強的振蕩，因此必須串聯一個電阻加以迅速衰減。
2、轉移驅動器的功率損耗
電容電感都是無功元件，如果沒有栅極電阻，驅動功率就将絕大部分消耗在驅動器内部的輸出管上，使其溫度上升很多。
3、調節功率開關器件的通斷速度
栅極電阻小，開關器件通斷快，開關損耗小；反之則慢，同時開關損耗大。但驅動速度過快将使開關器件的電壓和電流變化率大大提高，從而産生較大的幹擾，嚴重的将使整個裝置無法工作，因此必須統籌兼顧。
二、栅極電阻的選取
1、栅極電阻阻值的确定
各種不同的考慮下，栅極電阻的選取會有很大的差異。初試可如下選取：
不同品牌的IGBT模塊可能有各自的特定要求，可在其參數手冊的推薦值附近調試。
2、栅極電阻功率的确定
栅極電阻的功率由IGBT栅極驅動的功率決定，一般來說栅極電阻的總功率應至少是栅極驅動功率的2倍。
IGBT栅極驅動功率P=FUQ，其中：
F為工作頻率；
U為驅動輸出電壓的峰峰值；
Q為栅極電荷，可參考IGBT模塊參數手冊。
例如，常見IGBT驅動器(如TX-KA101)輸出正電壓15V，負電壓-9V，則U=24V，
假設F=10KHz，Q=2.8uC
可計算P=0.67w，栅極電阻應選取2W電阻，或2個1W電阻并聯。
三、設置栅極電阻的其他注意事項
1、盡量減小栅極回路的電感阻抗，具體的措施有：
a)驅動器靠近IGBT減小引線長度；
b)驅動的栅射極引線絞合，并且不要用過粗的線；
c)線路闆上的2根驅動線的距離盡量靠近；
d)栅極電阻使用無感電阻；
e)如果是有感電阻，可以用幾個并聯以減小電感。
2、IGBT開通和關斷選取不同的栅極電阻
通常為達到更好的驅動效果，IGBT開通和關斷可以采取不同的驅動速度，分别選取Rgon和Rgoff（也稱Rg+和Rg-）往往是很必要的。
IGBT驅動器有些是開通和關斷分别輸出控制，隻要分别接上Rgon和Rgoff就可以了。
有些驅動器隻有一個輸出端，這就要在原來的Rg上再并聯一個電阻和二極管的串聯網絡，用以調節2個方向的驅動速度。
3、在IGBT的栅射極間接上Rge=10－100K電阻，防止在未接驅動引線的情況下，偶然加主電高壓，通過米勒電容燒毀IGBT。所以用戶最好再在IGBT的栅射極或MOSFET栅源間加裝Rge。
要求
對于大功率IGBT，選擇驅動電路基于以下的參數要求：器件關斷偏置、門極電荷、耐固性和電源情況等。門極電路的正偏壓VGE負偏壓-VGE和門極電阻RG的大小，對IGBT的通态壓降、開關時間、開關損耗、承受短路能力以及dv/dt電流等參數有不同程度的影響。門極驅動條件與器件特性的關系見表1。栅極正電壓的變化對IGBT的開通特性、負載短路能力和dVcE/dt電流有較大影響，而門極負偏壓則對關斷特性的影響比較大。在門極電路的設計中，還要注意開通特性、負載短路能力和由dVcE/dt電流引起的誤觸發等問題(見表1)。
表1IGBT門極驅動條件與器件特性的關系
由于IGBT的開關特性和安全工作區随着栅極驅動電路的變化而變化，因而驅動電路性能的好壞将直接影響IGBT能否正常工作。為使IGBT能可靠工作。IGBT對其驅動電路提出了以下要求。
1)向IGBT提供适當的正向栅壓。并且在IGBT導通後。栅極驅動電路提供給IGBT的驅動電壓和電流要有足夠的幅度，使IGBT的功率輸出級總處于飽和狀态。瞬時過載時，栅極驅動電路提供的驅動功率要足以保證IGBT不退出飽和區。IGBT導通後的管壓降與所加栅源電壓有關，在漏源電流一定的情況下，VGE越高，VDS傩就越低，器件的導通損耗就越小，這有利于充分發揮管子的工作能力。但是，VGE并非越高越好，一般不允許超過20V，原因是一旦發生過流或短路，栅壓越高，則電流幅值越高，IGBT損壞的可能性就越大。通常，綜合考慮取+15V為宜。
2)能向IGBT提供足夠的反向栅壓。在IGBT關斷期間，由于電路中其他部分的工作，會在栅極電路中産生一些高頻振蕩信号，這些信号輕則會使本該截止的IGBT處于微通狀态，增加管子的功耗。重則将使調壓電路處于短路直通狀态。因此，最好給處于截止狀态的IGBT加一反向栅壓(幅值一般為5～15V)，使IGBT在栅極出現開關噪聲時仍能可靠截止。
3)具有栅極電壓限幅電路，保護栅極不被擊穿。IGBT栅極極限電壓一般為+20V，驅動信号超出此範圍就可能破壞栅極。
4)由于IGBT多用于高壓場合。要求有足夠的輸入、輸出電隔離能力。所以驅動電路應與整個控制電路在電位上嚴格隔離，一般采用高速光耦合隔離或變壓器耦合隔離。
5)IGBT的栅極驅動電路應盡可能的簡單、實用。應具有IGBT的完整保護功能，很強的抗幹擾能力，且輸出阻抗應盡可能的低。
