4 驅(qū)動(dòng)特性

4.1 GATH驅(qū)動(dòng)特性4.1.1 GATH的關(guān)斷機(jī)理

GATH是一種IGCT。關(guān)斷瞬間，需要“換流”，把電流從陰極（E），拉到門極（B）。關(guān)斷多少A，就得換流多少A。

4.1.2 GATH線路換流

  GATH線路需要五個(gè)條件：

（1）負(fù)電源  -5V

（2）電解電容放電  可用1000µF  50V

（3）從IGBT常規(guī)驅(qū)動(dòng)線路出發(fā)，增加一個(gè)混合圖騰柱。IGBT常規(guī)驅(qū)動(dòng)線路有一個(gè)雙極管圖騰柱---NPN/PNP圖騰柱。必須要有這個(gè)圖騰柱，才能夠給混合圖騰柱足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。見圖2

（4）圖騰柱的下管必須有P--BJT，即 45H11，只有雙極管才能夠“放大”，允許大電流轉(zhuǎn)換到門極（B）。45H11的電流規(guī)格10A，能夠關(guān)斷100A，幾百A，甚至更高。

（5）信號(hào)A的負(fù)電位要-12V，-5V不夠。信號(hào)的負(fù)電流能力要達(dá)到2A以上。

4.1.3 GATH驅(qū)動(dòng)線路

下管用P-BJT，會(huì)不斷加熱GATH。所以，關(guān)斷線路要兩路并聯(lián)。

一路是瞬間脈沖換流，即通過一個(gè)“與門”---信號(hào)A的負(fù)電壓（-12V）“與”脈沖B的2-4微秒的脈沖同時(shí)作用時(shí)，45H11才工作。即45H11只工作2--4微秒，通過45H11加熱GATH的時(shí)間很短，影響很小。

另一路是P-MOS，作為“維持”關(guān)斷之用。如圖4-1所示

圖4-1 GATH驅(qū)動(dòng)線路圖

其中   A是由IGBT驅(qū)動(dòng)線路輸出的信號(hào)，-12V------ +12V

       B是脈沖信號(hào)   脈寬是2--4µS。

       A與B，同時(shí)作用與門，才能夠開通45H11.

       Q1是低壓NMOS

       Q2是低壓PMOS

       Q3是低壓PBJT，采用45H11，可以多個(gè)并聯(lián)

       C是電解電容   50V  1000µF  可以多個(gè)并聯(lián)

4.1.2 GATH隔離脈沖驅(qū)動(dòng)線路

適用于單次開關(guān)，加強(qiáng)關(guān)斷能力

見附件1

5 可靠性實(shí)驗(yàn)

5.1 50D12 模塊參數(shù)測試

圖5-2 50D12靜態(tài)特性參數(shù)測試報(bào)告

5.2 通流試驗(yàn)

5.2.1測試條件

GATH具有IGBT 4倍電流耐量試驗(yàn)，測試內(nèi)容包含以下兩項(xiàng)內(nèi)容：

1、高溫電流耐量

GATH可以通過線路，從芯片內(nèi)部加熱，達(dá)到高溫。IGBT不可能通過線路內(nèi)部加熱，達(dá)到高溫。所以，高溫電流耐量，GATH只能跟IGBT的規(guī)范比較。

根據(jù)英飛凌及國內(nèi)IGBT廠商江蘇宏微公司產(chǎn)品的規(guī)范，IGBT在結(jié)溫125°C或150°C，能夠承受額定電流的6倍左右，6-10微秒的沖擊。

表5-1 GATH與IGBT額定電流密度對(duì)比計(jì)算表

測試條件必須滿足：結(jié)溫>150°C ，電流>31A，持續(xù)時(shí)間>40微秒

5.2.2測試線路

GATH 測試線路如下：

圖5-4 GATH 測試線路原理圖

其中，A為信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)  -5V---+5V

     一共7只NMOS----50N06L；

     一只PBJT----45H11；

     電解電容 C 為450V/560µF。

脈沖周期10ms，脈沖寬度50μs。

5.2.3測試結(jié)果

計(jì)算公式：額定電流密度=額定電流/有源區(qū)面積

對(duì)比IGBT品牌為國產(chǎn)品牌士蘭微。

結(jié)論：GATH 達(dá)到等效的IGBT  4倍電流耐量。

圖5-5 GATH  20N12不同高溫下波形照片

2、常溫電流耐量---實(shí)物比較

表5-2 GATH與IGBT常溫對(duì)比計(jì)算表

圖5-6  IGBT測試線路

觸發(fā)脈沖，功率管導(dǎo)通，電解電容C放電，電解電容的電壓從V1降低到V2，差值為ΔV。通過功率管的電流耐量Q=C*ΔV

其中，C=560µF  （按照0.5mF計(jì)算）

表5-3 IGBT測試結(jié)果表

5.2.4結(jié)論

IGBT常溫電流耐量11mc，GATH常溫電流耐量 45mc。證明GATH常溫條件下的電流耐流量是同等規(guī)格型號(hào)IGBT的4倍。

5.3 EMC試驗(yàn)5.3.1GATH驅(qū)動(dòng)板EMC試驗(yàn)

（1）產(chǎn)品名稱：GATH管驅(qū)動(dòng)板

（2）規(guī)格型號(hào) YJMDGATH-50D12

（3）檢測依據(jù)：

IEC61000-4-4:2012《電磁兼容 試驗(yàn)和測量技術(shù) 電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)》

IEC 61000-4-3:2010《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)》

IEC61000-4-6:2013《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度》

IEC 61000-4-9:2001《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)脈沖磁場抗擾度試驗(yàn)》

TEC 61000-4-8:2001《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗(yàn)》

TEC61000-4-12:2006《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)振鈴波抗擾度試驗(yàn)》

IEC 61000-4-2:2008《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)》

（4）檢測條件：溫度 23℃~25℃ 濕度 40%-45%RH

依據(jù)檢測依據(jù)欄中的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)YJMDGATH-50D12型GATH管驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行了靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、脈沖磁場抗擾度、振鈴波抗擾度試驗(yàn)。

圖5-11 GATH管驅(qū)動(dòng)板電磁兼容測試報(bào)告

（5）檢測結(jié)論：

經(jīng)檢測，受試樣品的靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群抗擾度、射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、脈沖磁場抗擾度、振鈴波抗擾度符合檢測依據(jù)所列標(biāo)準(zhǔn)的A類評(píng)定要求。