Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
Bild 5.6.9 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Treiberendstufe für das Schalten der positiven und
negativen Gatesteuerspannung.
Neben der hier dargestellten Komplementärstufe mit Kleinleistungs-MOSFET (auch Ausführung
mit Bipolartransistoren üblich) sind auch Totem-Pole-Treiber (Gegentakt-Ausgangsstufe) mit
MOSFET oder Bipolartransistoren sowie Emitterfolger gebräuchlich.
Auf weitere Realisierungsvarianten wird im Kap. 5.6.6 eingegangen.
GND
V GG+
C
IGBT OFF
R Gon
i G
IGBT ON
R Goff
R GE
R in
V GG-
C
GND
GND
Bild 5.6.9 Treiberendstufe für das Schalten der Gatesteuerspannungen
Bei der Schaltung nach Bild 5.6.9 ist der Gatewiderstand R G
in zwei getrennte Widerstände R Gon
und R Goff
für das Ein- bzw. Ausschalten aufgeteilt. Hierdurch wird zunächst der beim Umschalten
der Treiber-MOSFET häufig unvermeidbare Querstrom von V GG+
nach V GGbegrenzt.
Hauptvorteil
dieser Lösung ist jedoch die getrennte Optimierungsmöglichkeit von Ein- und Ausschaltvorgang
hinsichtlich aller dynamischen Parameter (vgl. Kap. 5.6.2) sowie die optimale Beeinflussung des
Schalters in Fehlerfällen (Kap. 5.7.3). Steht nur ein Ausgangsanschluss für R G
zur Verfügung,
kann diese Funktion auch durch die Parallelschaltung von R Gon
in Reihe mit einer Diode (Kathode
in Richtung IGBT-Gate) und R Goff
in Reihe mit einer weiteren Diode (Anode in Richtung IGBT-Gate)
oder ähnlichen Schaltungen erzielt werden (vgl. [AN5]).
In keiner Anwendung sollte auf den Gate-Emitter-Widerstand R GE
(10... 100 kW) verzichtet werden,
da dieser auch in Betriebszuständen mit hochohmiger Ausgangsstufe (Aus-Zustand und Treiber-
Betriebsspannungsausfall) eine ungewollte Aufladung der Gatekapazität verhindert. Dieser Widerstand
muss in räumlicher Nähe der Transistorsteueranschlüsse angeordnet werden.
Die niederinduktiven Kondensatoren C puffern V GG+
und V GGin
der Nähe des Treiberausganges
und müssen – in Zusammenhang mit einer ausreichend niederohmig dimensionierten Treiberschaltung
– einen möglichst kleinen dynamischen Innenwiderstand des Treibers gewährleisten.
Die Kondensatoren liefern die für das schnelle Schalten erforderlichen Gatespitzenströme. Darüber
hinaus sind sie für das passive Gate-Spannungs-Clamping (Gate-Überspannungsbegrenzung)
mit Schottkydioden gegen die Treiberbetriebsspannungen von Bedeutung.
Beim Layout der Treiberendstufen ist außerdem zu beachten:
--
minimale parasitäre Induktivitäten im Gatekreis, z.B. kurze (