9 电力电子器件的驱动汇总
电力电子器件的驱动与缓冲吸收电路概述
电力电子器件的驱动与缓冲吸收电路概述
三端功率开关器件的导通与否是通过门极控制的。
不同的电力电子器件对门极驱动信号有不同的要求。
通常，普通晶闸管要求门极胜发信号要有一定的幅度、宽度和陡度。
大功率晶体管的基极驱动要求提供足够的基极驱动电流，导通时能保证器件工作于饱和状态。
关断时要给基极施加一定的反向电压，以提高关断速度和提高承受集射极间电座的能力。
GTO晶闸管对门极驱动信号提出了更严格的要求，GTO晶闸管与普通晶闸管一祥靠合适的门极触发脉冲电流使其导通，因GTO晶闸管的维持电流较普通晶闸管的大，在负载电流变化较大的情况下，需要在导通期间连续地供给门极电流。
GTO晶闸管的门极关断电路应能供给为了切断值可关断电流所需要的门极关断电流，在关断期间要设置反偏电压以提高抗干扰能力。
IG-BT和功率MOSFET的驱动是最容易的，由于这两种功率器件的门极与阴极之间是绝缘的，所以是电压控制器件，驱动功率小，其门极可用一个电容与一个电阻的串联来等效。
所以这两种器件的门极驱动电路应能提供容性负载下的脉冲电流，频率愈高，容量愈大，需要的驱动电流愈大。
器件关断时，门极一般需要施加一个合适的反向电压，以提高关断速度和增强抗干扰能力。
电力电子器件大全及使用方法详解
电力电子器件大全及使用方法详解一、二极管二极管是一种常见的电力电子器件，它可以实现电流的整流功能。
二极管具有单向导电性，即只有当正向电压施加在二极管上时，电流才能够流过二极管。
二极管常用于交流电转直流电的整流电路中。
使用方法：将二极管的正极连接到正电压，负极连接到负电压即可。
需要注意的是，二极管具有正向电压降(Vf)，在正向导通状态下会有一定的电压降，需要根据实际需求选择合适的二极管。
二、晶闸管晶闸管是一种可控硅器件，具有正向导通和反向封锁两种状态。
晶闸管通过控制门极电流来实现正向导通状态，控制门极电流为零时处于反向封锁状态。
晶闸管常用于高功率电流的开关和整流电路中。
使用方法：将晶闸管的端子正确连接，再通过控制晶闸管的门极电流来控制其导通和封锁状态。
在选择晶闸管时，需要考虑其额定电压和额定电流是否满足实际需求。
三、功率场效应管(MOSFET)功率场效应管是一种电压控制的开关器件，具有低导通电阻、快速开关速度和高电压容忍等优点。
功率MOSFET广泛应用于直流-直流转换器、交流-直流变换器和电源开关等电力电子领域。
使用方法：将功率MOSFET的源极与负极连接，漏极与负载连接，控制其栅极电压来控制其导通和截止状态。
在选择功率MOSFET时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。
四、IGBTIGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种中压、大功率的开关器件，它具有MOSFET和晶闸管的优点。
IGBT可以实现高压和高电流的控制，广泛应用于电力电子变换器、交流调速器和逆变器等领域。
使用方法：将IGBT的集电极与源极连接，发射极与负载连接，通过控制栅极电压来控制IGBT的导通和截止状态。
在选择IGBT时，需要考虑其额定电压、额定电流和导通电阻等参数是否满足实际需求。
总结：电力电子器件包括二极管、晶闸管、功率MOSFET和IGBT等，它们在电力电子领域中具有重要的应用。
第三章 电力电子器件的驱动和保护资料
A
+
V5
R 10
C5
VD6
本触发电路属于内双脉冲电路。当 V5 、 V I1C6 都导通 V3 R6 时， V7 、 V8 截止，没有脉冲输出。只要 V5 、 V 6有 R7 一个截止，就会使 V7 、 V8 导通，有脉冲输出。因 R4 R8 此本电路可产生符合要求的双脉冲。 VD VD
Ts
1
VD 4
动画演示
2.2 晶闸管相控触发电路
一、晶闸管对触发电路的要求 （1）触发信号可为直流、交流或脉冲电压； （2）触发脉冲应有足够的功率； （3）触发脉冲应有一定的宽度，脉冲的前沿应尽 可能陡； （4）触发脉冲必须与晶闸管的阳极电压同步，脉 冲移相范围必须满足电路要求。
二、常用的触发脉冲信号
（a）为正弦波触发脉冲信号。前沿不陡，触发准 确性差，仅用在触发要求不高的场合； （b）尖脉冲。生成较容易，电路简单，也用于 触发要求不高的场合； （c）矩形脉冲； （d）强触发脉冲。前沿陡，宽度可变，有强触 发功能，适用于大功率场合； （e）双窄脉冲。有强触发功能，变压器耦合效率 高，用于控制精度较高，感性负载的装置； （f）脉冲列。具有双窄脉冲的优点，应用广泛。
E1 (15V)
～ VD14 VD11
36V
+
C7
C6
B
TP
VD15
15V
R 18
220V
G
VD8
VD7
VD9
R 14 R 11
C3
RP2
R9
R 12
R 13
K
VS
R3
R1
V5
R 10
C5
VD6
R 16
电力电子技术第2章 电力电子器件的驱动与保护
(b) (a)
图2-1 光电耦合器的类型及接法 a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型
✓磁隔离的元件通常是脉冲变压器。
(c)
R：限流电阻
电力电子技术
4
2.1 电力电子器件的驱动电路
驱动电路分类
按驱动信号性质，可分为电流驱动型和电压驱动型。 具体形式可为分立元件、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。 首选所用器件生产厂家专门开发的集成驱动电路。
2.1.1 晶闸管触发电路
VD11
~VD
14
220 V 36V
+15 V
R15
C7 + C6 B
VD 15
+Vc + 15 V
VD 7
TP VD8
R18
R14 R
13
VD9
脉冲信号
C5
R16
VD6
VT7
VT8
电力电子技术
21
2.1.1 晶闸管触发电路
同步信号为锯齿波的触发电路工作波形
u ST
ωt
R15
图2-3b）磁耦合隔离的晶闸管驱动电路
前进
电力电子技术
12
2.1.1 晶闸管触发电路
3. 同步信号为锯齿波的触发电路
该电路可分为：脉冲形成与放大、锯齿波形成及脉冲移相、同步信 号处理
三个基本环节，以及双脉冲形成、强触发等环节。
同步 信号 同步
信号 处理
uK
锯齿 波形
成
脉冲 移相 控制
脉冲 形成 (单稳 态）
由阻断转为导通。 ✓触发信号可以是交流形式，也可直流形式，但它们对门极-阴极来 说必须是正极性的。 ✓为了减少功率，触发信号通常采用脉冲形式。 ✓往往包括相位控制电路。
第三章电力电子器件的驱动及保护
驱动GTR的集成
驱动电路：
THOMSON公司的 UAA4002和三菱公 司的M57215BL
+15V
A
V1
R1
R2
R3
V3 VD1
V2
C1
R4
V4 V5 C2
R5 V6
+10V
VD2
VD3
V
VD4 VS 0V
增大阻容保护中电阻值可以减小di / dt ，但会降低阻容保护对晶闸
管过电压保护的效果。在晶闸管回路串联电感是限制 di / dt 的有效方
法． 晶闸管的保护是关系到晶闸管装置能否安全可靠地运行的问题，但
对于保护装置的定量计算还没有成熟的和统一的计算方法，有待于进一 步研究和实践。
3.3 电力电子器件的缓冲电路
①串接交流进线电抗或采用漏抗大的整流变压器，利用电抗能有效地限制短路 电流，保护晶闸管，但负载电流大时存在较大的交流压降。
图1-90 快速熔断器保护 a）桥臂晶闸管串接快熔 b）交流侧快熔 c）直流侧快熔
三、电压上升率 du / dt及其限制
晶闸管在阻断状态下存在结电容。当加在晶闸管上的正向电压上升率
2．直流侧过电压及其保护
直流侧保护可采用与交流侧保护相同的方法，如图1-88所示，对 于容量较小装置，可采用阻容保护抑制过电压；如果容量较大，采用 阻容保护，将影响系统的快速性，此时应选择硒堆或压敏电阻保护。
图1-88 晶闸管直流侧过电压保护
3．晶闸管关断过电压及其保护
关断过电压保护最常用的方法是，在晶闸管两端并联RC吸收 电路，如图1-89所示。利用电容的充电作用，可降低晶闸管反向电 流减小的速度，吸收关断过电压，把它限制在允许范围内。实用时 为了防止电路振荡和限制管子开通损耗和电流上升率，阻容吸收电 路要尽量靠近晶闸管，引线要短最好采用无感电阻。
9 电力电子器件的驱动汇总
GTO V GTO L 1 L R3
R3 R4
VD2
N33 N C4C4 VD VD 4
4
V3
V3
R4
VD4和电容C4提供-15V电压
2018/10/15 电力电子技术
太原工业学院自动化系
C2 VD3
R1 R2 C3 V2 C4 V3 V1 GTO L R3 R4
VD1 50kHz N 1 50V N2 N3 C1 VD4
保护原则：将过电压的幅值抑制 到安全的限度以内。
a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型电力电子技术
太原工业学院自动化系
按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公 共端之间信号的性质分，可分为电流驱动型 和电压驱动型。 驱动电路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。
2018/10/15 电力电子技术
太原工业学院自动化系
9.1.3 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
1) GTO
GTO 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。
uG O t
iG O t
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。
VD4
C4
V3
VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V 电压
2018/10/15 电力电子技术
C2 VD3
C2 VD3
太原工业学院自动化系
R1
R1 R 2 R2
电力电子器件的触发与驱动电路
当V2截止时，恒流源以恒流ICl对电容C2充电， 由于采用恒流源充电，C2两端电压uC2随时间t作线性 增加，充电斜率为ICl/C2。调节RP1可改变恒流源电流 ICl，从而改变锯齿波的斜率。
当V2导通时，C2经电阻R5、V2放电，由于R5阻值 很小，放电很快，使uC2迅速降至接近零。
工作时，把负偏移电压Ub调整到某值固定后，改变 控制电压UC，就能改变ub4波形与时间横轴的交点，就 改变了V4由截止转为导通的时刻，从而改变了触发脉 冲产生的时刻，也就是改变控制角α，达到移相控制的 目的。通常设置UC＝0对应α角的最大值，UC增大时，α 角随之减小。设置负偏移电压的目的是为了使控制电压
图2-34 KC41C的内部电路及引脚示意图
KC41C各引脚的脉 冲电压波形如图2-35所 示。
图2-35 KC41C各引脚的脉冲电压波形
3.KC04、KC41C组成的三相集成触发电路 由KC04、KC41C组成三相全控桥双窄脉冲集成触 发电路，如图2-36所示。
成图
2-36
触
发
电 路
三 相
保证被触发的晶闸管同时导通，可采用输出幅值 高、前沿陡的强脉冲触发电路。使用强触发脉冲 可以缩短晶闸管的开通时间，有利于保证串并联 使用的晶闸管或全控桥电路中的晶闸管被触发时 能同时导通，提高触发的可靠性。在大中容量系 统的触发电路中都带有强触发环节。
1.4 移相集成触发电路和数字触发电路
电力电子技术的重要发展方向之一就是电力电 子器件及其门控电路的集成化和模块化。
由MC787和MC788组成的三相触发电路原理图， 如图2-38所示。
图2-38 三相触发电路
5.数字触发电路 在各种数字触发电路中，微机组成的数字触发电路 结构简单、控制灵活、准确可靠。其系统框图如图239所示。
《电力电子技术》第五版 第9章 电力电子器件应用的共性问题
专为驱动电力MOSFET而设计的混合集成电 专为驱动电力 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 , 路有三菱公司的 为16mA,输出最大脉冲电流为 ,输出最大脉冲电流为+2A和-3A,输出 和 , 驱动电压+15V和-10V. 和 驱动电压 .
二,驱动电路的基本任务
◆按控制目标的要求给器件施加开通或关断的 按控制目标的要求给器件施加开通或关断的 开通 信号. 信号. 对半控型器件只需提供开通控制信号 开通控制信号; ◆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 既要提供开通控制信号, 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. 关断控制信号. ■驱动电路还要提供控制电路与主电路之间 电气隔离环节 一般采用光隔离 磁隔离. 环节, 光隔离或 的电气隔离环节,一般采用光隔离或磁隔离.
开通控制与普通晶闸管 O 相似, 相似,但对触发脉冲前沿 的幅值和陡度要求高, 的幅值和陡度要求高,且 i 一般需在整个导通期间施 O 加正门极电流, 加正门极电流,使GTO关 关 断需施加负门极电流, 断需施加负门极电流,对 其幅值和陡度的要求更高. 其幅值和陡度的要求更高.
G
幅值需达阳极电流 左右, 的1/3左右,陡度需 左右 达50A/s,强负脉 , 冲宽度约30s,负 冲宽度约 , 脉冲总宽约100 脉冲总宽约 s
构成的脉冲放大环 ◆由V1,V2构成的脉冲放大环 和脉冲变压器TM和附属电路 节和脉冲变压器 和附属电路 脉冲输出环节两部分组成 构成的脉冲输出环节两部分组成. 构成的脉冲输出环节两部分组成. 导通时, ◆当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. 间输出触发脉冲. 是为了V ◆VD1和R3是为了 1,V2由导通 变为截止时脉冲变压器TM释放 变为截止时脉冲变压器 释放 其储存的能量而设的. 其储存的能量而设的.
电力器件驱动
1.IGBT的栅极驱动电路 的栅极驱动电路
①采用脉冲变压器隔离的栅极驱动电路：
22
②推挽输出栅极驱动电路：
采用光耦合隔离的由T1、T2组成的推挽输出栅极驱动电路。当控制脉冲 使光耦合关断时，光耦合输出低电平，使T1截止，T2导通，IGBT在DW1的反 偏作用下而关断。当控制脉冲使光耦合导通时，光耦合输出高电平，T1导通， T2截止，经UCC、T1、RG产生的正向电压使IGBT开通。
14
1.GTR的基极驱动电路 的基极驱动电路
GTR基极驱动电路的作用是将控制电路输出的控制信号放大到足 够大，足以保证GTR可靠导通和关断的程度。基极驱动电流的各项参数 直接影响GTR的开关性能。因此根据主电路的需要，GTR的基极驱。
驱动电路与GTR（T6）直接耦合， 控制电路用光耦合实现电隔离，正负 电源（＋UC2和－UC3）供电。当输入 端S为低电位时，T1～T3导通，T4、T5 截止，B点电压为负，给GTR基极提 供反向基极电流，此时GTR（T6）关 断。当S端为高电位时，T1～T3截止， T4、T5导通，T6流过正向基极电流， 此时GTR开通。
13
3.1.3 大功率晶体管（GTR） 大功率晶体管（ ）
大功率晶体管，又可称为电力晶体管（Giant Transistor）简称GTR， 通常指耗散功率（或输出功率）1W以上的晶体管。所以它的电气符号与 普通晶体管相同。
GTR有以下应用特点：
①具有自关断能力。 ②能在较高频率下工作 GTR存在二次击穿的问题，管子裕量要考虑足够一些。
23
③专用集成驱动电路
EXB系列IGBT专用集成驱动模块是日本富士公司出品的，它们性 能好、可靠性高、体积小，得到广泛应用。EXB850、EXB851是标准型， EXB840、EXB841是高速型，它们的内部框图如图所示。
电力电子器件的驱动
2023-11-02•电力电子器件概述•电力电子器件的驱动电路•电力电子器件的驱动方案•电力电子器件的驱动技术•电力电子器件驱动的可靠性问题目•电力电子器件驱动的应用案例录01电力电子器件概述电力电子器件定义电力电子器件是用于控制和转换电能的装置。
电力电子器件分类按照功能，电力电子器件可分为开关、变流器、电源等。
电力电子器件的定义与分类电力系统的组成电力系统由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成。
电力电子器件在电力系统中的应用电力电子器件在电力系统中的应用包括改善电能质量、节能降耗、提高输电容量等。
电力电子器件在电力系统中的应用电力电子器件的高频化可以提高电力系统的响应速度和效率。
高频化集成化智能化电力电子器件的集成化可以降低成本，提高可靠性。
电力电子器件的智能化可以实现对电力系统的实时监控和优化控制。
03电力电子器件的发展趋势020102电力电子器件的驱动电路电力电子器件的驱动电路通常由输入级、控制级和输出级三部分组成。
输入级接收来自控制系统或其它电路的控制信号；控制级根据输入信号的状态，通过驱动电路对电力电子器件进行开通或关断控制；输出级为电力电子器件提供所需的电压和电流。
驱动电路的基本结构驱动电路的分类与特点根据驱动电路所驱动的电力电子器件的不同，可分为二极管驱动、晶闸管驱动、IGBT驱动等。
二极管驱动结构简单，一般不需要控制信号，通过二极管的单向导电性实现开关作用；晶闸管驱动需要控制信号来控制晶闸管的导通和关断；IGBT驱动需要高电压和大电流的控制信号，同时还需要进行过流保护和过压保护。
驱动电路的性能指标主要包括：输出电压和电流、开关速度、功耗、体积和重量等。
输出电压和电流决定了驱动电路的驱动能力，开关速度决定了电力电子器件的开关速度，功耗和体积重量等指标则关系到整个电力电子装置的效率、可靠性和体积重量等。
驱动电路的性能指标VS03电力电子器件的驱动方案MOSFET介绍MOSFET，全称金属氧化物半导体场效应管，是一种常见的电力电子器件，广泛应用于电力电子设备中。
电力电子器件的驱动控制电路
GTR集成驱动电路很多，可以参考相关资料，常用的 有UAA4002、UAA4003、M57215BL等
10
电力电子器件的驱动控制电路*
典型的P-MOSFET和IGBT驱动电路
P-MOSFET和IGBT的驱动电路大多可以互换通用 光电隔离P-MOSFET和IGBT驱动电路
光电耦合器隔离信号 比较器整形脉冲 推挽电路增强驱动电流
晶闸管的隔离驱动电路
光电隔离驱动 磁耦合隔离驱动
6
电力电子器件的驱动控制电路*
典型GTR驱动电路 理想驱动波形
开通初期利用过驱动加速开通 采用浅饱和方式维持导通 关断初始阶段采用基极强
抽流加速关断 基极零电流或轻反压维持
关断
7
电力电子器件的驱动控制电路*
光电隔离GTR驱动电路
IR2110应用电路
13பைடு நூலகம்
电力电子器件的驱动控制电路*
集成化P-MOSFET和IGBT驱动电路
EXB841应用电路
14
电力电子技术
电力电子技术
电力电子器件的驱动控制电路*
单结晶体管触发电路
单结晶体管特性
发射极e、第一基极b1、第二基极b2 下部基区电阻rb1受e、 b1间电压控制
2
电力电子器件的驱动控制电路*
➢
截止区ap段： U e
rb
rb 1 1 rb
2
U
b
b
➢ 负阻区PV段： Ue过P点， Ue减小Ie增大
➢ 饱和区VN段：正阻特性
3
电力电子器件的驱动控制电路*
单结晶体管触发电路 VS削波形成uT波形 电容C充放电形成锯齿波 RP调节充放电时间
4
晶闸管集成化触发电路
电力电子器件的驱动
1.5 电力电子器件的驱动可控型电力电子器件（包括全控和半控）多为三端器件，其中有两个电极接主电路，如晶闸管的阳极和阴极、GTR的集电极和发射极。
工作时可承受很高的电压和通过很大的电流。
另一个电极起控制作用，如晶闸管的门极，MOSFET的栅极，在其上面施加一定的电压或通以适当的电流可以控制器件的通断。
较之主电路的电压或电流，这个起控制作用的电压或电流都很小，这种“以弱控强”的作用称之为驱动，与之相关的电路叫做驱动电路。
电力电子器件的结构和性能各不相同，对驱动信号的要求也不一样，这使得各种器件的驱动电路存在着很大的差异。
1.5.1 晶闸管驱动电路晶闸管为半控型电力电子器件，只能控制开通不能控制关断，因此在设计驱动电路时只考虑开通控制。
如前所述，晶闸管开通的条件是：（1）阳极与阴极之间加正向电压，阳极为正，阴极为负（这个电压一般很高）；（2）门极与阴极之间加一定数量的正向电压，门极为正，阴极为负（同时形成一定的门极电流）。
另外，晶闸管一旦导通，门极则失去控制能力，所以晶闸管的驱动信号只需一个电压和电流脉冲即可，但是脉冲的宽度要大于晶闸管的开通时间。
因此常把晶闸管的导通驱动叫做“触发”。
由图1-2可看出，晶闸管的门极和阴极之间为一PN结，控制信号相当于给这个PN结施加正向电压，那么电压U GK和电流I G之间就应表现出PN结正向特性的关系，但是，由于晶闸管的特殊要求导致设计和工艺上的差异，上述PN结和一般作为二极管使用的PN结的特性有很大的不同，主要表现在后者的正向伏安特性曲线基本上是一条斜率很大的指数曲线，并且同一型号产品基本都符合同一条曲线；而前者曲线的斜率有时会很小，且即使同一型号同一批量的产品，个别器件之间特性也存在着很大的离散性。
因此把某种型号的晶闸管门极伏安特性曲线中斜率最大的和最小的两条曲线标在UGK-IG平面，作为其门极伏安特性。
图1-20为晶闸管的门极特性，其中曲线AB为斜率最大的门极特性曲线，曲线FE为斜率最小的门极特性曲线，两线之间的扇型区域为可能出现的门极特性曲线的范围。
电力电子技术第三章 全控型器件的驱动
第三节 电力电子器件的缓冲电路
如果缓冲电容较大则τ较大，当集电极电流下降到零以后，集电极 电压才逐渐上升至电源电压，如图3⁃21c中虚线所示；若缓冲电容 较小，则τ较小，集电极电压上升较快。两种情况的瞬时关断损耗 是不同的，缓冲电容越大瞬时关断损耗越小。
第二节 电力电子器件的保护
1)快速熔断器的额定电压应大于线路正常工作电压有效值。 2)快速熔断器额定电流应大于或等于熔体的额定电流，如图3-16a所 示。 式中 IT(AV)——被保护晶闸管的额定电流；
第二节 电力电子器件的保护
2.电子线路控制的过流保护 如图3⁃17所示电路，它可在过电流时实现对触发脉冲移相控制，也 可在过电流时切断主电路电源，达到保护目的。其过程是：通过电 流互感器T检测主回路的电流大小，一旦出现过电流时，电流反馈电 压Ufi增大，稳压管VS1被击穿，晶体管V1导通。一方面由于V1导通， 集电极变为低电位，VS2截止输出高电平去控制触发电路，使触发脉 冲迅速往α增大的方向移动，使主电路输出电压迅速下降，负载电流 也迅速减小，达到限制电流的目的。
第二节 电力电子器件的保护
3z14.tif 3z15.tif
第二节 电力电子器件的保护
二、过电流保护 由于电力电子器件管芯体积小、热容量小，特别是在高电压、大 电流应用时，结温必须受到严格的控制，当晶闸管中流过大于额 定值的电流时，热量来不及散发，使得结温迅速升高，最终将导 致结层被烧毁。
1.快速熔断器保护 快速熔断器保护是最简单有效的过电流保护元件。快速熔断器的熔 体是由银质熔丝埋于石英砂内。它与普通熔断器相比，具有快速熔 断的特性，在通常的短路过电流时，熔断时间小于20ms，可在晶闸 管损坏之前快熔，切断短路故障。
电力电子第九章总结
驱动电路要提供控制电路与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,有普通、高速和高传输比三种类型。
磁隔离的元件通常是脉冲变压器.驱动电路的分类:分为电流驱动型和电压驱动型两类。
驱动电路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。
晶闸管的触发电路：过电流分过载和短路两种情况过电流保护措施及其配置位置:快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器是较为常用的措施.缓冲电路又称为吸收电路，其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、d u/d t或者过电流和d i/d t，减小器件的开关损耗。
分类1：关断缓冲电路和开通缓冲电路分类2：耗能式缓冲电路和馈能式缓冲电路晶闸管的串联：静态不均压问题由于器件静态特性不同而造成的均压问题。
为达到静态均压，首先应选用参数和特性尽量一致的器件，此外可以采用电阻均压。
动态不均压问题由于器件动态参数和特性的差异造成的不均压问题。
为达到动态均压，首先应选择动态参数和特性尽量一致的器件，另外还可以用RC并联支路作动态均压；对于晶闸管来讲，采用门极强脉冲触发可以显著减小器件开通时间上的差异。
晶闸管的并联：均流的首要措施是挑选特性参数尽量一致的器件，此外还可以采用均流电抗器；同样，用门极强脉冲触发也有助于动态均流。
电力MOSFET的并联R on具有正温度系数，具有电流自动均衡能力，容易并联。
选用R on、U T、G fs和C iss尽量相近的器件并联。
电路走线和布局应尽量对称。
可在源极电路中串入小电感起到均流电抗器的作用。
IGBT的并联：在1/2或1/3额定电流以下的区段，通态压降具有负温度系数；在以上的区段则具有正温度系数；也具有一定的电流自动均衡能力，易于并联使用。
在器件参数和特性选择、电路布局和走线、散热条件等方面也应尽量一致。
9-2为什么要对电力电子主电路和控制电路进行电气隔离？其基本方法有哪些？一是安全，因为主回路和控制回路工作电压等级不一样、电流大小也不一样，各有各的过流保护系统。
第一章：电力电子器件驱动及串并联讲诉
晶闸管的触发电路
（1）V1、V2 构成 脉冲放大环节 （2）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TM向晶闸管的门极
+E1 VD1 +E2 TM VD2 R4
和阴极之间输出触发脉冲；
★ 当V1、V2 由导通变为截止 时，脉冲变压器通过 VD1 和 R3释放其储存的能量。
开关电路
触发电路
动作电流 整定值
图1-37
电子保护电路
过电流保护措施及配置位置
★ 快速熔断器、直流快速断路器和过电流继电器（仅适用晶闸管）
二．过电流保护措施
★ 同时采用几种过电流保护措施，提高可靠性和合理性； ★ 快熔是电力电子装置中有效和应用广泛的一种过电流保护措施；
★ 选择快熔时应考虑：
（1）电压等级根据熔断后快熔实际承受的电压确定； （2）电流容量按其在主电路中的接入方式和主电路联结形式确定； （3）快熔的I 2 t 值应小于被保护器件的允许I 2 t 值； （4）为保证熔体在正常过载情况下不熔化，应考虑其时间电流特性；
§1.7.3
缓冲电路（Snubber Circuit）
★ 缓冲电路又称 吸收电路，用于抑制器件的： 内因过电压、过电流、du/dt、di/dt，减小器件的开关损耗
一．缓冲电路的分类
1．关断缓冲电路（du/dt 抑制电路） 吸收器件的关断过电压和换相过电压，抑制du/dt，减小关断损耗
2．开通缓冲电路（di/dt 抑制电路）
§1.6.2
晶闸管的触发电路
一．作用： 产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管的可靠导通 二．对晶闸管触发电路的要求
强脉冲幅值
3 IGT ~ 5 IGT 脉冲平顶幅值
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NN33VVDD4 4
R2
C3CV32 C4C4
V2
V3
V1
V3
GTO
VG1TO L
L R3
电感性负载电路 1ms 三相电路 宽脉冲、双窄脉冲（>=600）
2)触发脉冲应有足够的幅度。
为使并联的晶闸管能同时导通，要求能够产生强 触发脉冲。 强触发电流的幅值为一般触发电流的5倍 左右。
3）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。
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V V3
N C 3
4
VD ? 二极管VD1和电4容C1提供+5V电压
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G V1
R
R4
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C2CV2DV3 D3 R1 R1
50kHz
50k50HVz 50V
N1
N1
2
D V
D2R2
VD1 V
R2
NV2 DC11 C3 V2
GTO
V1 L
R3 V1
GTO L
GTO V1 L
R3
R4
式典
型 GT的O 驱直
动接 电耦 路合
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C2 VD3
R1 太原工业学院自动化系
2
VD C2 VD3
R1
R2
2
VDD V
R2
VD1 1
GTO V1 L
50kHz
N C C V 50V
N1
Hz N1
N2 C1
N3
2
VD4
C3 V2
C4 1V3
R3
3R4 2
? VD1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 。
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9.1.3 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
1) GTO
uG
?GTO 的开通控制与普通晶 O
t
闸管相似，但对脉冲前沿的
幅值和陡度要求高，且一般
t1~t2? 脉冲前沿上升时间（ <1? s） t1~t3? 强脉宽度
IM? 强脉冲幅值（ 3IGT ~5I GT ）
t幅1~值t4?（脉1.5冲I G宽T ~度2I
GT
I ）
?
脉冲平顶
? 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。
? 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，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。
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? 典型的直接耦合式GTO 驱动电路：
50kHz 50V
N1
C2 VD3
R1
D2 V VD1 N2 C1
N3 VD4
R2
C3 V2 C4 V3
需在整个导通期间施加正门
iG
极电流。
O
?使 GTO 关断需施加负门极
t
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。
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推荐的GTO 门极电压电流波形 电力电子技术
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? GTO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。
?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。
?单从原理上说，驱动电路主要起开关功率放大的 作用，即脉冲放大器。但是电力电子器件的开关 特性与驱动电路的性能密切相关。同样的器件， 采用不同的驱动电路往往会得到不同的开关特性。
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? 驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电 气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。
? 驱动电路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。
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9.1.2 晶闸管的触发电路
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? 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。
第九章 电力电子器件的 驱动与保护
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9.1.1 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， 是电力装置的重要环节，对整个装置的性能 有很大的影响。
?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。
? 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
ID
IC E
E
E
R
R1
Uin
R
R1
R
R1
Uout
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a)
b)
c)
光耦合器的类型及接法
a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型电力电子技术
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? 按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公 共端之间信号的性质分，可分为电流驱动型 和电压驱动型。
? 广义上讲，整个触发电路应包括相位控制电路 和触发脉冲的放大及输出环节。
? 今天我们先讨论放大、输出部分，相控部分后 面讲述。
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?晶闸管触发电路应满足下列要求：
1)触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通（结合擎住 电流的概念）。
一般：电阻性负载电路 20~50μs
?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。
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?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。
4）不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触 发区域之内。
5）各触发脉冲必须同步，移相范围符合要求。
+E 1
+E
VD
R
2
TM
2
4
D1 V
D3
R
V
1
R
3
V
R 2
1
V 2
晶 闸 管常 触见 发的 电 路
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IM
I
t1 t2 t3
t
t4
理想的晶闸管触发脉冲电流波形
N3NV2D4 C1C4 N3 VD4
CV3 3V2 R4 C4 V3
R3 R4
VD2、VD3、C2、C3构成倍压整流电路提供+15V
电压
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C2 VD3 R1
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5505050k0kVHVHzzNN11
C2 VDD32 V
RR21
2
VD1
D V
VNND221 CC1 1