9第九章器件讲义的驱动

图9-3 常见的 晶闸管触发电路
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
• GTR是电流驱动型器件
ib
导通GTR的基极驱动电 流应使其处于准饱和导通 状态，使之不进入放大区 或深饱和区。
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 加一个负偏压（6V左右）
9.1.2
晶闸管的触发电路
➢
晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门限触发脉
冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触
发电路满足下列要求：
1. 触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通。对感性和反电势负载用宽 脉冲或脉冲列触发。三相全桥式采用宽于60度或采用相隔60度的双窄 脉冲。
2. 触发脉冲应有足够的幅度。对户外寒冷地区，脉冲电流的幅度应增 大为器件触发电流的3-5倍，脉冲前沿的陡度也需要增加，一般需达12A/us。
a) 普通型 b) 高速型 c) 高传输比型
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述
分类
按照驱动信号的性质分，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。 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。
3. 不超过门极电压、电流和功率定额，且在可靠触发区域之内。
4. 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。
9.1.2
晶闸管的触发电路
IM
I
t1 t2 t3
t
t4
图9-2 理想的晶闸管触发脉冲电流波形
t1~t2脉冲前沿上升时间（<1s） t1~t3强脉宽度 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT）
• 电力MOSFET和IGBT是电压驱动
型器件
R1
• 电力MOSFET和IGBT的栅射极之
间都有数百至数千皮法的极间电容， 为快速建立驱动电压，要求驱动电
ui
路具有较小的输出电阻。
• MOSFET栅极驱动电压一般取1015V。IGBT取15-20V
• 关断时施加一定幅值的负驱动电压 （-5 ~ -15V）有利于减小关断时间 和关断损耗。
9.2
电力电子器件器件的保护
在电力电子电路中，除了主电路设计正确，电力 电子器件参数选择合适，驱动电路设计良好外， 采用合适的过电压保护，过电流保护，du/dt保护 和di/dt保护是必要的。
9.2.1 过电压的产生及过电压保护
9.2.2 过电流保护
9.2.3 缓冲电路（Snubber Circuit）
9第九章器件的驱动
精品jing
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
性能良好的驱动电路，可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意义。
• 器件的驱动电路除完成驱动功能外，往往 还完成故障保护和电气隔离。
• 工作原理分析如下： Ui无信号——>V1截止——>放大器A输出负电平——>V3 通——>MOSFET栅极反向抽流，加速关断 Ui有信号——>光耦通——>V1通——>放大器输出正电 平——>V2通——>+Vcc->V2->R2构成通路向MOSFET 栅极充电，加速MOSFET导通
• 实际应用如功率器件的用量较大或可靠性要求较高，可选 用集成驱动电路 如驱动GTR的有：THOMSON的UAA4002，三菱公司的 M57215BL 驱动MOSFET的有：三菱公司的M57918L，IR的IR2110 驱动IGBT的有：三菱公司的M57962L和M57959L，富士 公司的EXB840，EXB841等等。
O
t
图9-6 理想的GTR基极驱动电流波形
9.1.3
• 图9-7是一种典型的GTR基极驱
动电路。图中VD2和VD3构成
贝克钳位电路，可使GTR处于 +15V
+10V
临界饱和导通。图中C2为开通 加速电容。
A V1 R2
R3
C1 R4 V4
• 电路分析： A端高电平——>光耦通电流— —>V2导通——>V3截止—— >V4通——>V5通，V6截止— —>通过C2，R5在GTR基极加 入脉冲电流
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述
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。
光隔离一般采用光耦合器,用于数十khz以下 磁隔离的元件通常是脉冲变压器,最高可达几MHZ
ID IC E
R
R1
R
Uin
Uout
E
R1
R
E R1
a)
b)
c)
图9-1 光耦合器的类型及接法
9.2.1 过电压的产生及过电压保护
• 过电压的产生分外因过电压和内因过 电压两类:
1.外因过电压：a. 操作过电压 b．雷击过电压
2.内因过电压：a. 换相过电压 b. 关断过电压
9.2.1 过电压的产生及过电压保护
➢ 电力电子装置可能的过电压——外因过电压和内 因过电压
– 外因过电压主要来自雷击和系统中的操作过程等外因
V3
R1
VD1
V2
V5 C2 VD2
VD3
V
R5
V6 VD4 VS 0V
A端低电平——>光耦不通——
>V2截止——>V3导通——>V4，
V5截止——>V6导通——>通过 VD4，R5，GTR基极反向抽流，
图9-7
GTR的一种驱动电路
加速GTR截止
9.1.3
典型全控型器件的驱动电路
2. 电压驱动型器件的驱动电路
t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）
➢ 可控硅常见触发驱动电路： • b1端高压—>V1通-V2导通—>脉冲变压器初
级电流通过—>脉冲变压器次极感应电压（上正 下负）—>VD2导通—>通过R4限流输出正脉冲 • b1端低电平—>V1截止—>V2截止—>TM脉冲变 压器初级经过R3和VD，构成反方向电流通过— >脉冲变压器次极感应电压（上负，下正）— >VD2截止—>无脉冲输出
+VCC
V1
R3 A R5 +
V2 MOSFET
R2 R4 C1
RG 20V V3
20V
电力MOSFET的一-V种CC驱动电路
• 在栅极串入一只低值电阻可以减小 寄生振荡。
9.1.3 典型全控型器件的驱动电路
• 图中A为高速放大器，V2和V3构成Βιβλιοθήκη Baidu腾柱输出驱动电路。 背靠背反串稳压管用于MOSFET门极保护。