4 驱动特性

4.1 GATH驱动特性4.1.1 GATH的关断机理

GATH是一种IGCT。关断瞬间，需要“换流”，把电流从阴极（E），拉到门极（B）。关断多少A，就得换流多少A。

4.1.2 GATH线路换流

  GATH线路需要五个条件：

（1）负电源  -5V

（2）电解电容放电  可用1000µF  50V

（3）从IGBT常规驱动线路出发，增加一个混合图腾柱。IGBT常规驱动线路有一个双极管图腾柱---NPN/PNP图腾柱。必须要有这个图腾柱，才能够给混合图腾柱足够大的驱动电流。见图2

（4）图腾柱的下管必须有P--BJT，即 45H11，只有双极管才能够“放大”，允许大电流转换到门极（B）。45H11的电流规格10A，能够关断100A，几百A，甚至更高。

（5）信号A的负电位要-12V，-5V不够。信号的负电流能力要达到2A以上。

4.1.3 GATH驱动线路

下管用P-BJT，会不断加热GATH。所以，关断线路要两路并联。

一路是瞬间脉冲换流，即通过一个“与门”---信号A的负电压（-12V）“与”脉冲B的2-4微秒的脉冲同时作用时，45H11才工作。即45H11只工作2--4微秒，通过45H11加热GATH的时间很短，影响很小。

另一路是P-MOS，作为“维持”关断之用。如图4-1所示

图4-1 GATH驱动线路图

其中   A是由IGBT驱动线路输出的信号，-12V------ +12V

       B是脉冲信号   脉宽是2--4µS。

       A与B，同时作用与门，才能够开通45H11.

       Q1是低压NMOS

       Q2是低压PMOS

       Q3是低压PBJT，采用45H11，可以多个并联

       C是电解电容   50V  1000µF  可以多个并联

4.1.2 GATH隔离脉冲驱动线路

适用于单次开关，加强关断能力

见附件1

5 可靠性实验

5.1 50D12 模块参数测试

图5-2 50D12静态特性参数测试报告

5.2 通流试验

5.2.1测试条件

GATH具有IGBT 4倍电流耐量试验，测试内容包含以下两项内容：

1、高温电流耐量

GATH可以通过线路，从芯片内部加热，达到高温。IGBT不可能通过线路内部加热，达到高温。所以，高温电流耐量，GATH只能跟IGBT的规范比较。

根据英飞凌及国内IGBT厂商江苏宏微公司产品的规范，IGBT在结温125°C或150°C，能够承受额定电流的6倍左右，6-10微秒的冲击。

表5-1 GATH与IGBT额定电流密度对比计算表

测试条件必须满足：结温>150°C ，电流>31A，持续时间>40微秒

5.2.2测试线路

GATH 测试线路如下：

图5-4 GATH 测试线路原理图

其中，A为信号发生器输出信号  -5V---+5V

     一共7只NMOS----50N06L；

     一只PBJT----45H11；

     电解电容 C 为450V/560µF。

脉冲周期10ms，脉冲宽度50μs。

5.2.3测试结果

计算公式：额定电流密度=额定电流/有源区面积

对比IGBT品牌为国产品牌士兰微。

结论：GATH 达到等效的IGBT  4倍电流耐量。

图5-5 GATH  20N12不同高温下波形照片

2、常温电流耐量---实物比较

表5-2 GATH与IGBT常温对比计算表

图5-6  IGBT测试线路

触发脉冲，功率管导通，电解电容C放电，电解电容的电压从V1降低到V2，差值为ΔV。通过功率管的电流耐量Q=C*ΔV

其中，C=560µF  （按照0.5mF计算）

表5-3 IGBT测试结果表

5.2.4结论

IGBT常温电流耐量11mc，GATH常温电流耐量 45mc。证明GATH常温条件下的电流耐流量是同等规格型号IGBT的4倍。

5.3 EMC试验5.3.1GATH驱动板EMC试验

（1）产品名称：GATH管驱动板

（2）规格型号 YJMDGATH-50D12

（3）检测依据：

IEC61000-4-4:2012《电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验》

IEC 61000-4-3:2010《电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验》

IEC61000-4-6:2013《电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度》

IEC 61000-4-9:2001《电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验》

TEC 61000-4-8:2001《电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验》

TEC61000-4-12:2006《电磁兼容试验和测量技术振铃波抗扰度试验》

IEC 61000-4-2:2008《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》

（4）检测条件：温度 23℃~25℃ 湿度 40%-45%RH

依据检测依据栏中的标准，对YJMDGATH-50D12型GATH管驱动板进行了静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、振铃波抗扰度试验。

图5-11 GATH管驱动板电磁兼容测试报告

（5）检测结论：

经检测，受试样品的静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、工频磁场抗扰度、脉冲磁场抗扰度、振铃波抗扰度符合检测依据所列标准的A类评定要求。