多階段驅(qū)動(dòng)方法就是將IGBT開(kāi)通關(guān)斷過(guò)程分段控制，對(duì)不同的階段采取不同的控制方法，這樣就可以盡量減小因?yàn)榭刂贫斐傻拈_(kāi)關(guān)延時(shí)和開(kāi)關(guān)損耗，從而在實(shí)現(xiàn)相同控制目標(biāo)的條件下，由更短的開(kāi)關(guān)時(shí)間和更小的開(kāi)關(guān)損耗。現(xiàn)有的多階段驅(qū)動(dòng)方法可以分為兩大類(lèi)，分別是改電阻法和改電壓法，改電阻法就是通過(guò)在控制階段改驅(qū)動(dòng)電阻實(shí)觀控制，改電壓法則是通過(guò)在控制階段改驅(qū)動(dòng)電壓實(shí)現(xiàn)控制，兩種方法從原理上來(lái)說(shuō)是一樣的，都是通過(guò)減慢IGBT開(kāi)關(guān)速度，減小dICE/dt和dVCE/dt成來(lái)控制電壓電流過(guò)程，但是由于IGBT模塊內(nèi)部和驅(qū)動(dòng)電路上有各種寄生參數(shù)，所以?xún)煞N方法還是有一些不同，下面分析改電阻法這種方法的工作原理和控制方法。

改電阻法

改電阻法在控制階段增大驅(qū)動(dòng)電阻，進(jìn)而減小dICE/dt和dVCE/dt，從而控制電壓電流過(guò)沖，最簡(jiǎn)單的切電阻電路如圖1所示，其中R1阻值很大，R2阻值很小，正常情況下開(kāi)關(guān)S1導(dǎo)通，R1和R2并聯(lián)組成驅(qū)動(dòng)電阻，在控制階段，S1斷開(kāi)，R1為驅(qū)動(dòng)電阻。和之前分析一樣，我們還是將開(kāi)通過(guò)程和關(guān)斷過(guò)程分開(kāi)分析。

開(kāi)通過(guò)程：切電阻法開(kāi)通過(guò)程控制示意圖如圖下。

根據(jù)圖2分析，在ICE開(kāi)始上升時(shí)，驅(qū)動(dòng)電阻從小電阻切換成大電阻，直到上管反并二極管反向恢復(fù)電流消失，將驅(qū)動(dòng)電阻從大電阻變?yōu)樾‰娮琛Ｓ捎陔娏魃仙A段驅(qū)動(dòng)電阻很大，所以電流上升速度會(huì)變慢，電流過(guò)沖也就會(huì)降低，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流過(guò)沖的控制。圖3是切電阻法開(kāi)通過(guò)程實(shí)驗(yàn)波形。

關(guān)斷過(guò)程切電壓法控制示意圖如圖5，當(dāng)VCE開(kāi)始上升后，將驅(qū)動(dòng)電阻切換成大電阻，直到ICE下降過(guò)程結(jié)束，切電阻法關(guān)斷過(guò)程實(shí)驗(yàn)波形如圖4。

這種方法有著前文所說(shuō)的多階段方法的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)通時(shí)只在ICE上升階段和上管反并二極管反向恢復(fù)電流階段進(jìn)行控制，在其他階段如VCE下降階段不進(jìn)行控制，關(guān)斷時(shí)只在VCE上升和ICE下降階段控制，節(jié)省了一些開(kāi)關(guān)時(shí)間，減小了開(kāi)關(guān)損耗。但是該方法也有一些問(wèn)題：

第一個(gè)就是切電阻電路需要控制開(kāi)關(guān)，而且開(kāi)關(guān)需要加在驅(qū)動(dòng)電阻附近，很難將這個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)和功率回路隔離起來(lái)，所以這個(gè)開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)易受功率回路噪聲的干擾，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響驅(qū)動(dòng)電路正常工作。

第二個(gè)是開(kāi)通過(guò)程反饋控制難以設(shè)計(jì)，切電阻法必須在ICE開(kāi)始上升時(shí)就將驅(qū)動(dòng)電阻切換成大電阻，如果在ICE上升一段時(shí)間后再切驅(qū)動(dòng)電阻就會(huì)影響控制效果，無(wú)法將電流過(guò)沖控制的較低，舉例說(shuō)明，用改電阻法減小電流過(guò)沖，控制方法是在控制時(shí)間內(nèi)將驅(qū)動(dòng)電阻從原來(lái)的3.3Ω改為更大的驅(qū)動(dòng)電阻來(lái)減小電流過(guò)沖，當(dāng)控制時(shí)驅(qū)動(dòng)電阻阻值為60歐姆時(shí)，電流ICE過(guò)沖為70A，繼續(xù)增大該電阻阻值，比如增大到200歐姆甚至更高，電流ICE過(guò)沖仍然接近70A，電流過(guò)沖并沒(méi)有如理論分析一般，隨著驅(qū)動(dòng)電阻的增大而減小。具體原因分析如下：

開(kāi)通時(shí)該階段的IGBT等效模型如圖6所示。該階段有兩股電流給Cge充電，一個(gè)是驅(qū)動(dòng)電流Ig，另外一個(gè)是VCE變化在CgC上產(chǎn)生的感應(yīng)電流IgC?？刂浦?，Ig較大，IgC很小且方向和圖中箭頭方向相反。開(kāi)始控制后，驅(qū)動(dòng)電阻突然從原本的3.3Ω突然變的很大，相當(dāng)于Ig變?yōu)?，所以對(duì)門(mén)極電容Cge充電的電流會(huì)突然減小，電流上升速度也會(huì)突然減小。由于功率回路中雜散電感Ls的存在，IGBT兩端的電壓VCE會(huì)減小一點(diǎn)，減小的值和電流ICE上升速度和雜散電感大小有關(guān)，表達(dá)式如公式1：

當(dāng)電流上升速度突然減小時(shí)，該減小的值會(huì)變小，VCE會(huì)上升，該現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)波形如圖7。VCE上升會(huì)在電容CgC上產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流IgC，其大小如表達(dá)式2所示：

雖然Ig為0，但是有IgC流過(guò)門(mén)極電容Cge對(duì)其充電，使得IGBT集電極電流ICE仍然以較快的速度上升。所以無(wú)論將驅(qū)動(dòng)電阻改的多大，即使驅(qū)動(dòng)回路斷路了，電流ICE的上升速度仍然較快，ICE過(guò)沖也較高，無(wú)法再降低。所以只能在ICE開(kāi)始上升之前就開(kāi)始控制，使ICE上升速度始終保持在一個(gè)較慢的速度，才能有效的控制電流過(guò)沖。

我們可以根據(jù)IGBT數(shù)據(jù)手冊(cè)查出CgC的大小，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出電壓VCE的上升速度，佑算出電流IgC的大小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)波形測(cè)出VCE的上升速度大約為0.1V/ns，查出CgC的大小約為1nF。根據(jù)公式2算出IgC大小約為0.1A，大約相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)電阻為30~50歐姆時(shí)的充電速度。所以即使在控制時(shí)將驅(qū)動(dòng)電阻改的很大，門(mén)極電容Cge仍然在較快速的充電，電流上升速度仍然不慢，電流過(guò)沖化就無(wú)法降低。

由于這個(gè)現(xiàn)象的存在，必須在ICE上升時(shí)或者上升前就將驅(qū)動(dòng)電阻切換成大電阻。因?yàn)榉答伝芈芬约?a href="http://www.brongaenegriffin.com/soft/data/4-10/" target="_blank">控制電路有一些延時(shí)，所以無(wú)法通過(guò)采樣ICE或者DICE/dt信號(hào)來(lái)控制電流過(guò)沖，這就使得開(kāi)通過(guò)程反饋控制很難實(shí)現(xiàn)。

第三點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電阻阻值很難改變，無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同的控制效果（不同的電壓電流過(guò)沖），有文獻(xiàn)提出了一種用于切換不同阻值的芯片，可以在控制時(shí)改變驅(qū)動(dòng)電阻，但是該芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)電路成本很高。