电力电子器件(四)

《电力电子器件(四)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五讲电力电子器件（四）5.1电力电子器件驱动电路5.1.1电力电子器件驱动电路概述驱动电路——主电路与控制电路之间的接口使电力电子器件工作在较理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要的意义；对器件或整个装置的一些保护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。驱动电路的基本任务：将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号；对半控型器件只需提供开通控制信号；对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。驱动电路还要提供控制电路与

2、主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离光隔离一般采用光耦合器；磁隔离的元件通常是脉冲变压器。图1-25光耦合器的类型及接法a)普通型b)高速型c)高传输比型电流驱动型和电压驱动型具体形式可为分立元件的，但目前的趋势是采用专用集成驱动电路：双列直插式集成电路及将光耦隔离电路也集成在内的混合集成电路；为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门开发的集成驱动电路。5.1.2晶闸管的触发电路作用：产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通广义上讲，还包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路晶闸管触发电路应满足下列要求：触发脉冲

3、的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住电流的概念）触发脉冲应有足够的幅度不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离图1-26　理想的晶闸管触发脉冲电流波形t1~t2¾脉冲前沿上升时间（<1ms）　t1~t3¾强脉宽度IM¾强脉冲幅值（3IGT~5IGT）t1~t4¾脉冲宽度　　I¾脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）图1-27常见的晶闸管触发电路V1、V2构成脉冲放大环节；脉冲变压器TM和附属电路构成脉冲输出环节； V1、V2导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲；VD

4、1和R3是为了V1、V2由导通变为截止时脉冲变压器TM释放其储存的能量而设。5.1.3典型全控型器件的驱动电路1.电流驱动型器件的驱动电路GTOGTO的开通控制与普通晶闸管相似，但对脉冲前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整个导通期间施加正门极电流使GTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高，关断后还应在门阴极施加约5V的负偏压以提高抗干扰能力图1-28　推荐的GTO门极电压电流波形驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型。直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰和寄生振荡，

5、可得到较陡的脉冲前沿，因此目前应用较广，但其功耗大，效率较低。典型的直接耦合式GTO驱动电路：•二极管VD1和电容C1提供+5V电压•VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V电压•VD4和电容C4提供-15V电压•V1开通时，输出正强脉冲•V2开通时输出正脉冲平顶部分•V2关断而V3开通时输出负脉冲•V3关断后R3和R4提供门极负偏压图1-29　典型的直接耦合式GTO驱动电路GTR开通驱动电流应使GTR处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后同样应在基射极之间施

6、加一定幅值（6V左右）的负偏压图1-30　理想的GTR基极驱动电流波形GTR的一种驱动电路，包括电气隔离和晶体管放大电路两部分图1-31　GTR的一种驱动电路二极管VD2和电位补偿二极管VD3构成贝克箝位电路，也即一种抗饱和电路，负载较轻时，如V5发射极电流全注入V，会使V过饱和。有了贝克箝位电路，当V过饱和使得集电极电位低于基极电位时，VD2会自动导通，使多余的驱动电流流入集电极，维持Ubc≈0。C2为加速开通过程的电容。开通时，R5被C2短路。可实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通。2.电压驱动型器件的驱动电路栅源间、栅射间有数千皮法的

7、电容，为快速建立驱动电压，要求驱动电路输出电阻小。使MOSFET开通的驱动电压一般10~15V，使IGBT开通的驱动电压一般15~20V。关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-5~-15V）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻（数十欧左右）可以减小寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。电力MOSFET的一种驱动电路：电气隔离和晶体管放大电路两部分无输入信号时高速放大器A输出负电平,V3导通输出负驱动电压；当有输入信号时A输出正电平，V2导通输出正驱动电压。 图1-32　电力MOSFET的一种驱动电路专为驱动电力M

8、OSFET而设计的混合集成电路有三菱公司的M57918L，其输入信号电流幅值为16mA，输出最大脉冲电流为+