正弦交流电电路中电阻有何作用？IGBT电路中栅极电阻的选取规则及工作原理

电阻元件两端的电压与通过它的电流之间关系受欧姆定律约束。当正弦电流流过电阻R时，如图所示，选定电压与电流的参考方向一致，则根据欧姆定律有：

若选电流i为参考正弦量，则，代入上式有：

电流与电压的波形示于图中。由上可见，当流过

电阻的电流为正弦函数时，电阻上的电压是与电流同频率的正弦量。电流与电压同相位，它们的有效值也服从欧姆定律，即：

如果用相量形式来表示，则有

上式是复数形式的欧姆定律表达式。该式同时表述了电阻元件上，正弦电压与电流之间的相位关系和有效值关系。根据式可画出电压、电流的相量图，如图所示。

一、栅极电阻Rg的作用

1、消除栅极振荡

绝缘栅器件（IGBT、MOSFET）的栅射（或栅源）极之间是容性结构，栅极回路的寄生电感又是不可避免的，如果没有栅极电阻，那栅极回路在驱动器驱动脉冲的激励下要产生很强的振荡，因此必须串联一个电阻加以迅速衰减。

2、转移驱动器的功率损耗

电容电感都是无功元件，如果没有栅极电阻，驱动功率就将绝大部分消耗在驱动器内部的输出管上，使其温度上升很多。

3、调节功率开关器件的通断速度

栅极电阻小，开关器件通断快，开关损耗小；反之则慢，同时开关损耗大。但驱动速度过快将使开关器件的电压和电流变化率大大提高，从而产生较大的干扰，严重的将使整个装置无法工作，因此必须统筹兼顾。

二、栅极电阻的选取

1、栅极电阻阻值的确定

各种不同的考虑下，栅极电阻的选取会有很大的差异。初试可如下选取：

不同品牌的IGBT模块可能有各自的特定要求，可在其参数手册的推荐值附近调试。

2、栅极电阻功率的确定

栅极电阻的功率由IGBT栅极驱动的功率决定，一般来说栅极电阻的总功率应至少是栅极驱动功率的2倍。

IGBT栅极驱动功率p＝FUQ，其中：

F为工作频率；

U为驱动输出电压的峰峰值；

Q为栅极电荷，可参考IGBT模块参数手册。

例如，常见IGBT驱动器（如TX-KA101）输出正电压15V，负电压-9V，则U=24V，

假设F=10KHz，Q=2.8uC

可计算出p=0.67w，栅极电阻应选取2W电阻，或2个1W电阻并联。

三、设置栅极电阻的其他注意事项

1、尽量减小栅极回路的电感阻抗，具体的措施有：

a）驱动器靠近IGBT减小引线长度；

b）驱动的栅射极引线绞合，并且不要用过粗的线；

c）线路板上的2根驱动线的距离尽量靠近；

d）栅极电阻使用无感电阻；

e）如果是有感电阻，可以用几个并联以减小电感。

2、IGBT开通和关断选取不同的栅极电阻

通常为达到更好的驱动效果，IGBT开通和关断可以采取不同的驱动速度，分别选取Rgon和Rgoff（也称Rg+和Rg-）往往是很必要的。

IGBT驱动器有些是开通和关断分别输出控制，如落木源TX-KA101、TX-KA102等，只要分别接上Rgon和Rgoff就可以了。

有些驱动器只有一个输出端，如落木源TX-K841L、TX-KA962F，这就要在原来的Rg上再并联一个电阻和二极管的串联网络，用以调节2个方向的驱动速度。

3、在IGBT的栅射极间接上Rge＝10－100K电阻，防止在未接驱动引线的情况下，偶然加主电高压，通过米勒电容烧毁IGBT。落木源驱动板常见型号上（如：TX-DA962Dx、TX-DA102Dx）已经有Rge了，但考虑到上述因素，用户最好再在IGBT的栅射极或MOSFET栅源间加装Rge。