現如今科技飛速發展，傳統的電力轉化已經無法滿足電力設備的需要。新型變頻設備崛起的同時，大功率IGBT的應用也逐漸增多起來，IGBT的可靠性直接關系到變頻的效率與電力設備的安全，因此IGBT的可靠性正在成為人們關注的焦點。本文來自于達人經驗，對IGBT可靠性當中的驅動電路輸出電壓與開關速率不匹配的問題進行探討，感興趣的朋友快來看一看吧。

在IGBT當中有時會遇到如下的問題，驅動電路輸出電壓的上升下降沿速率與IGBT開關速率不匹配，或輔助電源峰值功率不足，導致驅動電路達不到滿幅值驅動。這個問題導致的后果是，產品批量一致性降低，系統最壞情況出現概率增加。

實際上，衡量IGBT驅動器性能最直接的參數在于輸出能力。也就是輸出峰值電流和上升下降沿速率。之所以這樣說，是因為IGBT的開關過程對應于門極電壓的變化波形。而決定波形質量的恰恰就是上述兩個指標。由于IGBT的功率級別和應用場合要求的差異都很大。所以對應驅動器的輸出能力需求也有很大區別。而如果為了節約成本而選用輸出能力不夠富裕的驅動器，那絕對是得不償失的。尤其是在高可靠性要求的場合。那么如何衡量驅動器輸出能力是否夠用呢？

首先，在上升下降速率方面。在IGBT門極電壓對應的集電極電流達到當前實際集電極電流值時，也就是IGBT工作于線性放大區間與飽和區間的分界點的時候。驅動器輸出應該能夠確保，已經達到最大（最小）輸出電壓。

（編者按：本文為電源網論壇網友與中非原創分享，本文觀點僅代表個人。）

具體來說。當IGBT即將進入集電極電壓上升或者下降階段時，是IGBT驅動器真正發揮作用的階段。在這個時間點上，IGBT集電極電壓的上升下降速率決定于IGBT集電極到門極之間的等效電容，和此時驅動器輸出的電流值。如果此時驅動器輸出電壓沒有達到穩態電壓，還處于它自己的輸出上升下降階段。那么該時刻驅動器的輸出電流值將變得很不穩定并缺少重復精度，這將直接導致IGBT工作狀態的不穩定。

原因是驅動器的輸出上升（下降）沿電壓對時間的函數與大量雜散參數相關。批次離散性大而且很容易漂移。而如果上述的工作過程發生在這個階段內的話。則會由于其截取的時間段非常短暫，而產生更大的重復誤差。因此要保證上述過程的重復精度，則需要保證上述過程發生在驅動器輸出進入穩態階段之后，維持在一個穩定的電壓值的時候。由此可見，驅動器的上升下降時間相對于門極電壓的上升下降時間的長短來說非常重要。如果IGBT門極電壓上升到上述工作點時。驅動器還不能保證自身已經到達輸出最值并穩定下來，那也就無從保證IGBT的工作穩定性。

另外一個問題是驅動器的峰值輸出能力。這就又回到了上面說到的一個問題，就是儲能電容的ESR問題。這是需要注意的。總的來說就是注意電容選型和工作溫度。這里就不復述了。不一樣的一點是，有些驅動器在輸出超過實際最大輸出值以后將會出現限流特征而非導致損壞。表現就是輸出電壓的跌落。這和上述的驅動器輸出上升下降沿速率過低所導致的結果是一樣的。

綜上所述，驅動器輸出上升下降沿速率，一定要確保在IGBT門極電壓對應的集電極電流達到當前實際集電極電流值之前，驅動器輸出電壓達到穩態電壓值。這是重復精度的保證。有時大家會發現IGBT相關波形發虛。波形線變粗，變淺。這就是由于重復精度不良，每次掃描都有不同的軌跡導致的。這個問題需要重視。這預示著系統穩定性的不足，即便是眼下能滿足需要，在以后，尤其是量產后，極可能出現問題。而輸出峰值電流方面，欲度也要充足。由于驅動器峰值電流的密度是很大的，所以相關器件在可靠性和老化速度方面都有不小壓力。留有充足的欲度很有必要。能輸出，和能長期穩定輸出并不是一回事。

與之相應的，就是輸出穩態電壓值的批次離散性和長期穩定性（標稱的波動范圍是否足夠小），也應該足夠重視。這里舉個例子說明下。如果某IGBT工作電流對應于門極5V電壓。驅動器輸出電壓為-8V到+15V。假設輸出上升沿階段。在到達工作點之前的平均電流為3A（假設驅動器輸出上升速率不足，和前階段電源差較大兩個因素大致相抵消）。對于一個典型的20nF門極電容的IGBT來說，只需87nS即可達到工作點電壓。而相應的驅動器上升時間是否能在百納秒量級呢？如果不能，那就要注意了。

（編者按：本文為電源網論壇網友與中非原創分享，本文觀點僅代表個人。）