智能功率驅動芯片IGBT柵級控制方法研究與實現.pdf

1、單片集成智能功率驅動芯片，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柵極控制技術作為單片智能功率驅動芯片的核心技術之一，能夠有效控制IGBT開關階

2、段過沖和損耗，對單片智能功率驅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)柵極控制技術進行深入地研究，發(fā)現傳統(tǒng)柵極控制技術通過加快IGBT的開關速度來減小其開關損耗，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動的可靠性帶來負面影響;通過減小IGBT的開關速度來減小電壓電流過沖，但這又會產生較大的開關損耗，從而導致單片智能功率驅動芯片的損耗增加。因此，IGBT的開關過沖和開關損耗的關系需要折衷優(yōu)

3、化。而傳統(tǒng)的柵極控制技術通過改變柵極電阻的方法來對IGBT開關過沖和開關損耗進行控制，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。本文提出的梯度調制閉環(huán)柵極控制技術，分別在開通和關斷兩個階段通過對IGBT集電極電壓dvC/dt和電流梯度diC/dt的調制，達到對IGBT開關過沖和開關損耗之間的折衷優(yōu)化，從而抑制開關過沖和降低開關損耗。為了確定IGBT開關過程中過沖和損耗之間的關系，本文基于梯度調制技術推導了二者