igbt米勒平臺(tái)形成的原理,解決方法-KIA MOS管

igbt米勒平臺(tái)

米勒平臺(tái)是IGBT在開關(guān)瞬間，由于集電極電壓的快速變化通過(guò)內(nèi)部寄生電容Cgc耦合到門極，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流被“轉(zhuǎn)移”而無(wú)法繼續(xù)提升門極電壓所造成的現(xiàn)象。

米勒平臺(tái)形成的原理

1.寄生電容的存在：IGBT內(nèi)部存在多個(gè)寄生電容，其中最關(guān)鍵的是柵極-集電極寄生電容（Cgc），也稱為米勒電容。此外，還有柵極-發(fā)射極電容（Cge）和集電極-發(fā)射極電容（Cce)。

2.開關(guān)過(guò)程中的電壓變化：當(dāng)IGBT從關(guān)斷狀態(tài)開啟時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流首先對(duì)Cge充電，使門極電壓Vge上升。當(dāng)Vge達(dá)到閾值電壓后，IGBT開始導(dǎo)通，集電極電流（Ic)開始流動(dòng)，同時(shí)集電極-發(fā)射極電壓（Vce)開始從母線電壓快速下降。

3.米勒效應(yīng)的觸發(fā)：Vce的快速下降（即高dv/dt）會(huì)通過(guò)米勒電容（Cgc）耦合到門極。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出的電流不再用于提升Vge，而是主要流向Cgc，對(duì)其進(jìn)行充電。由于Cge已基本充滿，而驅(qū)動(dòng)電流被Cgc“分流”，因此門極電壓Vge會(huì)暫時(shí)停止上升，維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電壓水平，這個(gè)平臺(tái)就是米勒平臺(tái)。

4.平臺(tái)的結(jié)束：當(dāng)Vce下降至接近IGBT的飽和電壓（Vcesat)時(shí)，其變化率（dv/dt)減小，通過(guò)Cgc的位移電流也隨之減小。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的電流再次能夠同時(shí)對(duì)Cgc和Cge充電，門極電壓Vge才會(huì)繼續(xù)上升，直至達(dá)到最終的驅(qū)動(dòng)電壓（如15V），完成開通過(guò)程。

改善米勒效應(yīng)的方法

1.改變門極電阻

備注：Rgoff=(Rgon//Rgoff)

門極導(dǎo)通電阻Rgon影響IGBT導(dǎo)通期間的門極充電電壓和電流；增大這個(gè)電阻將減小門極充電的電壓和電流，但會(huì)增加開通損耗。

寄生米勒電容引起的導(dǎo)通通過(guò)減小關(guān)斷電阻Rgoff可以有效抑制。越小的Rgoff同樣也能減少IGBT的關(guān)斷損耗，然而需要付出的代價(jià)是在關(guān)斷期間由于雜散電感的存在會(huì)產(chǎn)生很高的過(guò)壓尖峰和門極震蕩；

總之，要減小米勒效應(yīng)產(chǎn)生的過(guò)電壓尖峰就是放大Rgon而減小Rgoff。

2.在門極G和射極E之間增加電容

G-E間增加電容Cge將影響IGBT開關(guān)的特性。Cge分擔(dān)了米勒電容產(chǎn)生的門極充電電流，鑒于這種情況，IGBT的總的輸入電容為Cge||Ccg。門極充電要達(dá)到門極驅(qū)動(dòng)的閾值電壓需要更多的電荷（如圖3）。但G-E間增加電容，驅(qū)動(dòng)電源功耗會(huì)增加，相同的門極驅(qū)動(dòng)電阻情況下IGBT的開關(guān)損耗也會(huì)增加。

3.有源米勒鉗位解決方案

為了避免Rg優(yōu)化問(wèn)題、Cge的損耗和效率等問(wèn)題，另一種通過(guò)門極G與射極E短路的方法被采用來(lái)抑制因?yàn)榧纳桌针娙輰?dǎo)致的意想不到的開通。這種方法可以在門極G與射極E之間增加三級(jí)管來(lái)實(shí)現(xiàn)，在VGE電壓達(dá)到某個(gè)值時(shí)，門極G與射極E的短路開關(guān)（三級(jí)管）將觸發(fā)工作。這樣流經(jīng)米勒電容的電流將通過(guò)三極管旁路而不至于流向驅(qū)動(dòng)器引腳VOUT。

聯(lián)系方式：鄒先生

座機(jī)：0755-83888366-8022

手機(jī)：18123972950（微信同號(hào)）

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市龍華區(qū)英泰科匯廣場(chǎng)2棟1902

搜索微信公眾號(hào):“KIA半導(dǎo)體”或掃碼關(guān)注官方微信公眾號(hào)

關(guān)注官方微信公眾號(hào)：提供 MOS管 技術(shù)支持

免責(zé)聲明：網(wǎng)站部分圖文來(lái)源其它出處，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。