智能功率驅(qū)動芯片IGBT柵級控制方法研究與實現(xiàn).pdf

1、單片集成智能功率驅(qū)動芯片，因其集成度高、功耗低、可靠性高等特點，在高可靠性和低功耗的電力電子應用系統(tǒng)中（如電機驅(qū)動、電源管理等）有著廣泛的應用。由于絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)作為功率輸出級被集成在智能功率芯片中，其在開關(guān)階段的過沖和損耗對單片智能功率芯片的可靠性和功耗帶來嚴重影響。IGBT柵極控制技術(shù)作為單片智能功率驅(qū)動芯片的核心技術(shù)之一，能夠有效控制IGBT開關(guān)階

2、段過沖和損耗，對單片智能功率驅(qū)動芯片的可靠性和功耗有著決定性的作用。
　　本文通過對IGBT的傳統(tǒng)柵極控制技術(shù)進行深入地研究，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)柵極控制技術(shù)通過加快IGBT的開關(guān)速度來減小其開關(guān)損耗，然而，這會帶來較大的電壓或電流過沖，導致對單片智能功率驅(qū)動的可靠性帶來負面影響;通過減小IGBT的開關(guān)速度來減小電壓電流過沖，但這又會產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗，從而導致單片智能功率驅(qū)動芯片的損耗增加。因此，IGBT的開關(guān)過沖和開關(guān)損耗的關(guān)系需要折衷優(yōu)

3、化。而傳統(tǒng)的柵極控制技術(shù)通過改變柵極電阻的方法來對IGBT開關(guān)過沖和開關(guān)損耗進行控制，其折衷優(yōu)化效果一般，不能滿足單片智能功率芯片對高可靠性和低功耗的要求。本文提出的梯度調(diào)制閉環(huán)柵極控制技術(shù)，分別在開通和關(guān)斷兩個階段通過對IGBT集電極電壓dvC/dt和電流梯度diC/dt的調(diào)制，達到對IGBT開關(guān)過沖和開關(guān)損耗之間的折衷優(yōu)化，從而抑制開關(guān)過沖和降低開關(guān)損耗。為了確定IGBT開關(guān)過程中過沖和損耗之間的關(guān)系，本文基于梯度調(diào)制技術(shù)推導了二者