HybridPACK 2模块在一体式充电-逆变器中的应用

2. 计算与模拟

2.1. 门极驱动器的计算

一般情况下，可以根据式(1)计算门极电阻产生的功率损耗：

P_dis= P_Rgext+ P_Rgint= V_out×f_S×Q_ge(1)^[2]

Rgext表示外部门极电阻，Rgint表示内部门极电阻，内部电阻值为0.5Ω^[3]。如果Vge等于+/-15V，则功率损耗应为30V * 30 kHz * 8.6μC = 7.74W。根据驱动板的效率，开关6个IGBT的驱动板的总功耗至少需要50W。

可根据式(2)计算每个IGBT的外部门极电阻的功耗：

P_Rgext= P_dis* R_gext/(R_gext+ R_gint)(2)

如果Rgext为2.5Ω，则外部门极电阻的功耗应为 7.74*2.5/ (2.5+0.5) = 6.45W。相对驱动板的尺寸而言，这个功耗较高。因此我们需要尽可能地减少功耗。可以通过降低Vge电压减少功耗。但根据数据手册，开通电压与导通损耗相关，因此不能降低太多。

因此我们将开通电压设置在14V左右。将关断电压设置为-7V。此时可将数据手册的数值乘以0.7计算得出Q_ge的近似值，即Q_ge= 6.02μC。驱动电路的总功率为21V * 30 kHz * 6.02μC = 3.79W。所选的外部门极电阻越小，则驱动电路产生的功率也越小。但较小的门极电阻可降低RBSOA（反向偏压安全工作区），而较大的门极电阻将增加开关损耗，如图3所示^[2][3]。最后折衷使用2.7Ω的外部门极电阻。此时2.7Ω门极电阻的功耗为 2.7 / (2.7 + 0.5) * 3.79W = 3.20W。

图3：HybridPACK2的RBSOA和开关损耗