4 驅動特性

4.1 GATH驅動特性4.1.1 GATH的關斷機理

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

4.1.2 GATH線路換流

  GATH線路需要五個條件：

（1）負電源  -5V

（2）電解電容放電  可用1000µF  50V

（3）從IGBT常規驅動線路出發，增加一個混合圖騰柱。IGBT常規驅動線路有一個雙極管圖騰柱---NPN/PNP圖騰柱。必須要有這個圖騰柱，才能夠給混合圖騰柱足夠大的驅動電流。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”，允許大電流轉換到門極（B）。45H11的電流規格10A，能夠關斷100A，幾百A，甚至更高。

（5）信號A的負電位要-12V，-5V不夠。信號的負電流能力要達到2A以上。

4.1.3 GATH驅動線路

下管用P-BJT，會不斷加熱GATH。所以，關斷線路要兩路并聯。

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

另一路是P-MOS，作為“維持”關斷之用。如圖4-1所示

圖4-1 GATH驅動線路圖

其中   A是由IGBT驅動線路輸出的信號，-12V------ +12V

       B是脈沖信號   脈寬是2--4µS。

       A與B，同時作用與門，才能夠開通45H11.

       Q1是低壓NMOS

       Q2是低壓PMOS

       Q3是低壓PBJT，采用45H11，可以多個并聯

       C是電解電容   50V  1000µF  可以多個并聯

4.1.2 GATH隔離脈沖驅動線路

適用于單次開關，加強關斷能力

見附件1

5 可靠性實驗

5.1 50D12 模塊參數測試

圖5-2 50D12靜態特性參數測試報告

5.2 通流試驗

5.2.1測試條件

GATH具有IGBT 4倍電流耐量試驗，測試內容包含以下兩項內容：

1、高溫電流耐量

GATH可以通過線路，從芯片內部加熱，達到高溫。IGBT不可能通過線路內部加熱，達到高溫。所以，高溫電流耐量，GATH只能跟IGBT的規范比較。

根據英飛凌及國內IGBT廠商江蘇宏微公司產品的規范，IGBT在結溫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額定電流密度對比計算表

測試條件必須滿足：結溫>150°C ，電流>31A，持續時間>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為信號發生器輸出信號  -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測試結果

計算公式：額定電流密度=額定電流/有源區面積

對比IGBT品牌為國產品牌士蘭微。

結論：GATH 達到等效的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---實物比較

表5-2 GATH與IGBT常溫對比計算表

圖5-6  IGBT測試線路

觸發脈沖，功率管導通，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計算）

表5-3 IGBT測試結果表

5.2.4結論

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格型號IGBT的4倍。

5.3 EMC試驗5.3.1GATH驅動板EMC試驗

（1）產品名稱：GATH管驅動板

（2）規格型號 YJMDGATH-50D12

（3）檢測依據：

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

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

IEC61000-4-6:2013《電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度》

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

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

TEC61000-4-12:2006《電磁兼容試驗和測量技術振鈴波抗擾度試驗》

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

（4）檢測條件：溫度 23℃~25℃ 濕度 40%-45%RH

依據檢測依據欄中的標準，對YJMDGATH-50D12型GATH管驅動板進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、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度、工頻磁場抗擾度、脈沖磁場抗擾度、振鈴波抗擾度試驗。

圖5-11 GATH管驅動板電磁兼容測試報告

（5）檢測結論：

經檢測，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、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度、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所列標準的A類評定要求。