电力电子器件缓冲电路的概念
电力电子器件概述
5. 反向恢复时间trr 6. 浪涌电流IFSM
1.2.4 主要类型
1. 普通二极管——又称整流二极管 1KHZ以下 数千安和数千伏以上
2. 快恢复二极管 5μs以下 3. 肖特二极管
1.3 半控型器件——晶闸管(SCR)
常用晶闸管的结构
螺栓型晶闸管
晶闸管模块
Id
1
2
3
Im
sin td
t
3
4
Im
0.24Im
I
1
2
Im
sin t
2
d
t
0.46Im
3
Kf
I Id
0.46 0.24
1.92
IT ( AV )
100 2
50
Id
1.57 50 1.92
41 A
Im
Id 0.24
41 0.24
171
A
⑵ 维持电流IH 使晶闸管维持通态所必需的最小主电流。 ⑶ 擎住电流IL ⑷ 浪涌电流ITSM
4. 光控晶闸管LTT
⑴又称光触发晶闸 管，是利用一定 波长的光照信号 触发导通的晶闸 管。
⑵光触发保证了主 电路与控制电路 之间的绝缘，且 可避免电磁干扰 的影响。
⑶在高压大功率的 场合占有重要地位。
1.4 典型全控型器件
门极可关断晶闸管——在晶闸管问世后不久出现。 20世纪80年代以来，电力电子技术进入了一个崭新时代。
不可控器件：电力二极管
半控型器件：晶闸管及其派生器件 全控型器件：功率场效应管、绝缘栅双极性晶体管、
门极可关断晶闸管
⑵ 按照控制信号性质可分为： 电流控制型 电压控制型：控制功率小
IGBT特性研究及驱动缓冲电路设计——毕业论文
武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级自动化指导教师工作单位自动化学院设计(论文)题目: IGBT特性研究及驱动、缓冲电路设计设计（论文）主要内容：了解和熟悉目前国内外IGBT产品现状和技术现状，分析IGBT结构、工作原理以及工作特性。
研究和设计多种IGBT驱动电路、保护电路，并对比分析。
针对具体一款IGBT FF600R06ME3设计其驱动电路及缓冲电路。
要求完成的主要任务:1．了解研究IGBT的目的以及意义，产品和技术的发展现状；2．IGBT驱动电路的设计；3．IGBT保护、缓冲电路的设计；4. 针对FF600R06ME3 IGBT设计其驱动电路，要求正向开通电压15V，反向截止电压-15V，工作频率≤20K，可驱动IGBT承受导通电流600A，耐压600V。
5．撰写毕业设计论文，字数不低于15000左右；6．完成外文文献翻译2万字符（其中汉字5000字）。
必读参考资料：[1] 王兆安.电力电子技术[m].北京:机械工业出版社,2008.[2] 周志敏.IGBT和IPM及其应用电路[m].北京:人民邮电出版社,2006.[3] 王飞军.IGBT关断特性分析及设计优化问题[D].浙江大学微电子与半导体系,1990.[4] 陈去非.绝缘栅双极晶体管（IGBT）的研究—静态、动态和终端模型及优化设计[D].浙江大学:电力电子技术,1993.[5] 李岳生.IGBT开关磁阻电动机调速系统研究[D].上海工业大学:工业自动化,1994.指导教师签名：系主任签名：院长签名(章)：武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告目录1．了解研究IGBT的目的以及意义，产品和技术的发展现状； (I)摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (1)引言 (1)课题研究意义 (2)研究现状 (3)1.3.1 产品现状 (3)1.3.2 技术现状 (4)主要研究内容 (5)2 IGBT工作原理及特性研究 (6)IGBT的定义 (6)IGBT的结构和工作原理 (7)2.2.1 IGBT的结构 (7)2.2.2 IGBT的工作原理 (7)IGBT工作特性 (9)2.3.1 静态特性 (9)2.3.2 动态特性 (10)2.3.3 IGBT的开通与关断 (11)3 IGBT驱动及缓冲 (12)IGBT驱动电路的选择 (12)门极驱动的要求及电路设计 (14)3.2.1 栅极驱动电压 (14)3.2.2 对电源的要求 (14)3.2.3 对驱动波形的要求 (15)3.2.4 对驱动功率的要求 (15)3.2.5 栅极电阻 (15)3.2.6 栅极布线要求 (15)3.2.7 隔离问题 (16)典型的门极驱动电路介绍 (16)3.3.1 脉冲变压器驱动电路 (16)3.3.2 光耦隔离驱动电路 (17)3.3.3 驱动模块构成的驱动电路 (17)大功率IGBT驱动保护电路的分类 (18)3.4.1 单一功能型 (19)3.4.2 多功能型 (19)3.4.3 全功能型 (21)大功率IGBT驱动保护电路的功能 (22)3.5.1 隔离功能 (23)3.5.2 死区隔离功能 (23)3.5.3 驱动功率的缓冲功能 (24)针对FF600R06ME3这款IGBT设计的驱动电路 (24)4 IGBT保护电路的设计 (26)IGBT栅极的保护 (26)集电极与发射极间的过压保护 (26)4.2.1 直流过电压 (27)4.2.2 浪涌电压的保护 (27)集电极电流过流保护 (28)过热保护 (29)5 全文总结及展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)摘要全文首先对IGBT的产生和发展过程做了一个大致的介绍，重点突出了IGBT 发展的路线，智能化、模块化成为IGBT发展热点。
rcd缓冲电路的工作原理
rcd缓冲电路的工作原理RCD缓冲电路是一种常见的电子电路，用于保护电路中的电子元件免受电压突变的影响。
它的工作原理是基于电容和电阻的相互作用，通过合理的设计和连接，能够有效地稳定电路中的电压。
RCD缓冲电路由一个电阻（R）和一个电容（C）组成。
当电路中的电压突变时，电容器会吸收电压的变化，从而减缓电压的上升或下降速度。
而电阻则起到限制电流的作用，防止电压突变对电路中的元件造成损坏。
具体来说，当电路中的电压突然上升时，电容器会迅速充电，吸收电压的变化。
这是因为电容器具有储存电荷的能力，当电压上升时，电容器内的电荷会增加，从而减缓电压的上升速度。
相反，当电路中的电压突然下降时，电容器会释放储存的电荷，从而减缓电压的下降速度。
而电阻则起到限制电流的作用。
当电路中的电压突变时，电阻会限制电流的流动，防止电压突变对电路中的元件造成损坏。
电阻的阻值越大，限制电流的能力就越强。
RCD缓冲电路的工作原理可以通过以下实例来说明。
假设我们有一个电路，其中包含一个电容器和一个电阻。
当电路中的电压突然上升时，电容器会吸收电压的变化，从而减缓电压的上升速度。
而电阻则限制电流的流动，防止电压突变对电路中的元件造成损坏。
当电路中的电压突然下降时，电容器会释放储存的电荷，从而减缓电压的下降速度。
这样，RCD缓冲电路能够稳定电路中的电压，保护电子元件免受电压突变的影响。
总之，RCD缓冲电路是一种常见的电子电路，用于保护电路中的电子元件免受电压突变的影响。
它的工作原理是基于电容和电阻的相互作用，通过合理的设计和连接，能够有效地稳定电路中的电压。
通过吸收和释放电荷，以及限制电流的流动，RCD缓冲电路能够减缓电压的上升和下降速度，保护电子元件的安全运行。
在实际应用中，我们可以根据具体的需求和电路特点，选择合适的电容和电阻参数，以实现最佳的缓冲效果。
电路中的缓冲器与驱动器
电路中的缓冲器与驱动器电子设备中的电路元件种类繁多，其中缓冲器与驱动器是两个常见的元件。
它们在电子设备的正常运行中起到了关键的作用。
本文将对电路中的缓冲器和驱动器进行介绍和探讨。
一、缓冲器缓冲器是一种电路元件，用于扩大电路的输出电流能力和减小输出信号的变形。
在电子设备中，信号经过一系列的处理和传输，如放大、滤波等，可能会导致信号的失真和变形。
缓冲器作为一个中间环节，可以在信号传输过程中提供稳定的输出电流和阻抗，从而减小信号的失真，使得信号可以正常地传递和处理。
缓冲器通常由晶体管或场效应晶体管构成，它们具有高输入阻抗和低输出阻抗，能够有效地隔离输入信号和输出负载。
此外，缓冲器还可以对输入信号进行放大或滤波，以满足不同电路的需求。
二、驱动器驱动器是一种电路元件，用于提供足够的电流或功率，驱动其他元件的正常工作。
在电子设备中，不同的元件可能需要不同的电流或功率来实现其功能。
驱动器作为一个接口，可以将控制信号转换为相关元件所需的电流或功率，并将其传递给相关元件，促使其正常地工作。
驱动器通常由运算放大器、数字转换器等元件构成，它们具有较高的增益和输出电流能力，能够提供足够的电流或功率来驱动其他元件。
此外，驱动器还可以对输入信号进行放大、变换或特殊处理，以满足不同元件的工作条件。
三、缓冲器与驱动器的应用缓冲器和驱动器在电子设备中广泛应用于各种领域。
例如，在计算机系统中，缓冲器可以用来扩大总线的电流能力和驱动能力，从而保证数据的快速传输和处理。
在音频系统中，驱动器可以用来提供足够的功率去驱动扬声器，从而实现音频信号的放大和播放。
在通信系统中，缓冲器和驱动器可以用来增强信号的传输能力和扩大通信的范围。
此外，缓冲器和驱动器还可以应用于各种传感器、测量仪器和控制系统等领域，以提供稳定的电流和驱动能力，保证设备的正常工作和性能。
总结：电路中的缓冲器和驱动器是两个常见的电子元件，它们在电子设备中起到了扩大输出能力和提供足够电流或功率的关键作用。
第五讲：缓冲电路及串并联应用
9
缓冲电路与器件串并联应用
——器件的串联与均压 器件的串联与均压 （ 1 ） 当单个器件的额定电压小于实际需要时，可 当单个器件的额定电压小于实际需要时 ， 以用多个同型号的器件相串联起来。 以用多个同型号的器件相串联起来。 （ 2） 相同的漏电流 ， 但由于器件特性的分散性 ， ） 相同的漏电流， 但由于器件特性的分散性， 各器件所承受的电压却不相等。 各器件所承受的电压却不相等。
13
缓冲电路与器件串并联应用
静态均流： •串联电阻均流。
•
•
动态均流： •解决方法是在器件支路中串入电感。
•
14
本章小结 作业： 作业： 共两题。 2.2、2.4，共两题。 额外作业： 额外作业：
收集资料，查询一个没有讲过的新器件，说明其机构、 收集资料，查询一个没有讲过的新器件，说明其机构、 开关特性、主要参数、 开关特性、主要参数、驱动电路等
e)三角形吸 收电路
8
缓冲电路与器件串并联应用
——电力电子器件的串并联 电力电子器件的串并联 对于大型的电力电子装置， （ 1 ） 对于大型的电力电子装置 ， 当单个器件的电 压或电流额定值满足不了要求时， 压或电流额定值满足不了要求时，或者考虑降低装置的 成本时，需要将几个电力电子器件串联或并联起来使用。 成本时， 需要将几个电力电子器件串联或并联起来使用。 由于各个器件之间在静、 （ 2 ） 由于各个器件之间在静 、 动态特性方面会存 在一定的差异，在串、并联组合在一起应用时， 在一定的差异，在串、并联组合在一起应用时，就会因 这些差异导致某些器件的损坏。 这些差异导致某些器件的损坏。 因此，需要采取一定措施加以保护。 （ 3 ） 因此 ， 需要采取一定措施加以保护 。 下面以 晶闸管为例介绍器件的串并联问题。 晶闸管为例介绍器件的串并联问题。
缓冲吸收电路
第四节电力电子器件的缓冲电路•缓冲电路概述；
•关断缓冲电路介绍；
•开通缓冲电路介绍；
•几种缓冲电路的应用实例介绍:
–a) 用于晶闸管的RC吸收电路，
–b)用于大功率晶体管的充放电式RCD吸收
电路
–c)用于IGBT的箝位式RCD吸收电路。
补充题1
一台GTO直流斩波器，已知电源电压为
1500V，工作电流为1000A。
开关频率为1kHz。
管子要求电压上升率不超过100V/μs。
今采用充放电式RCD缓冲吸
收电路，试求电容值和电阻的功率。
(不考虑杂散电感）
补充题2
改为IGBT斩波器，采用箝位式缓冲
吸收电路。
电容为10 μF，开关频率仍
为1kHz。
关断后电容电压尖峰为1800V。
试估算线路漏感，求吸收电阻上的功率。
电力电子技术课后简答
2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸管由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-7 与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得它具有耐受高电压电流的能力？答1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-8 试分析IGBT和电力MOSFET在内部结构和开关特性上的相似与不同之处.IGBT比电力MOSFET在背面多一个P型层，IGBT开关速度小，开关损耗少具有耐脉冲电流冲击的能力，通态压降较低，输入阻抗高，为电压驱动，驱动功率小。
开关速度低于电力MOSFET。
电力MOSFET 开关速度快，输入阻抗高，热稳定性好。
所需驱动功率小且驱动电路简单，工作频率高，不存在二次击穿问题。
IGBT驱动电路的特点是:驱动电路具有较小的输出电阻，ⅠGBT是电压驱动型器件，IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。
电力电子器件保护
a) a) 伏安特性差异
b)
b) 串联均压措施
图1-41
1.8.2
1. 概述
晶闸管的并联
1) 目的：多个器件并联来承担较大的电流 2) 问题：静态和动态特性参数差异→电流分配不均匀 2. 均流措施 • 选用特性参数尽量一致的器件 • 采用均流电抗器 • 用门极强脉冲触发也有助于动态均流 • 当需要同时串联和并联晶闸管时，通常采用先串 后并的方法联接方法
• 内因过电压 电力电子装置内部器件的开关过程引起 (1) 换相过电压 原因: 线路电感→晶闸管(或与全控型器件反并联的二极管) 在换相结束后不能立刻恢复阻断，因而有较大的反向电流 流过，当恢复了阻断能力时，该反向电流急剧减小→两端 感应出高电压。 (2) 关断过电压 原因: 全控型器件关断时，正向电流迅速降低→线路电感 →器件两端感应出的过电压。
1.7.2
过电流保护
1. 过电流形式—过载和短路 过电流原因举例 电网电压波动过大； 内部管子损坏或触发电路故障，引起两相短路；
整流电路直流侧出现短路、逆变失败引起短路；
环流过大、控制系统故障。
1.7.2
过电流保护
变压器 电流互感器 快速熔断器 变流器 直流快速断路器 负载
2. 常用保护措施
混 合 IGBT 型
（
MCT
双 极
SIT H 晶闸管
T TO RC G LT T
功率SIT 极
（
复 合 型
GT R
型
肖特基势垒二极管 型
I 电力二极管 AC
TR
• 双极型：电力二极管、晶闸管、 GTO、GTR和SITH • 复合型：IGBT和MCT
电力电子器件分类“树” 图1-42
本章小结
三态缓冲电路的内容
三态缓冲电路的内容电路中的一种重要元件是缓冲电路，它能够将输入信号进行放大、平滑和过滤，为我们提供更稳定、精确的输出信号。
其中，三态缓冲电路是一种常见的电路类型，下面我们将详细介绍它的特点和工作原理。
1. 三态缓冲电路的原理三态缓冲电路由三个MOSFET管和一些电阻以及电容组成。
这个电路的最大特点就是它可以将输入信号3种不同的状态输出。
具体来说，当输入信号为低电平时，输出信号为高阻态，输出电压近似等于电源电压；当输入信号为高电平时，输出信号为最小的电阻态，输出电压近似等于零；当输入信号为中间电平时，输出信号为中间电平态，这时会有比较大的电阻来阻挡电流。
综上所述，三态缓冲电路可以适应不同电平输入的情况，供电稳定，输出信号均匀，反应敏捷快速。
2. 三态缓冲电路的使用三态缓冲电路主要应用在大电流、大功率的场合。
在许多家庭电器中，最典型的例子就是音响系统中的功率放大器，此时三态缓冲电路可以有效地提高音响系统的音质，并且使整个系统更加稳定、可靠。
此外，三态缓冲电路也可用于数字电路接口，帮助传输数字信号。
在这种情况下，三态缓冲电路可以将输入信号从低电平或高电平状态变为中间电平状态，以达到更好的信号传输效果。
同时，三态缓冲电路还可以帮助防止由于输入信号的过大或过小而导致电路的损坏。
3. 三态缓冲电路的特点三态缓冲电路具有以下特点：a. 三态缓冲电路广泛应用于大电流、大功率电路中，安全性高。
b. 三态缓冲电路具有阻尼效应，可抑制正反馈干扰。
c. 三态缓冲电路具有反馈电路，可以自动适应输入电平。
d. 三态缓冲电路的响应速度快，动态性好。
e. 三态缓冲电路的电源电压稳定，可以保证输出的电压稳定性。
总之，三态缓冲电路是一种精密的电路，可以适用于各种不同的电路场合。
通过对三态缓冲电路的理解和应用，我们可以更好地理解电路的工作原理，并提高电路的稳定性、精度和效率。
《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.
缓冲电路
缓冲电路（snubber circuit）又称吸收电路，是一直电力电子器件的内因过压、过流、di/dt、du/dt，减少器件的开关损耗。
通常缓冲电路专指关断缓冲电路，开通缓冲电路称为di/dt抑制电路
●开通缓冲电路：
抑制di/dt，减小开通损耗
●关断缓冲电路：
吸收关断损耗，抑制du/dt
如下两种电路：
●0开通时，如果没有抑制电路，电流会迅速上升，di/dt很大
有抑制电路则不同，0开通时，缓冲电容4先通过5向0放电，使电流i6先上一个小台阶，以后由于抑制电路中得2，i6缓慢上升。
●0关断时，没有缓冲电路和抑制电路使得过电压和du/dt增大，也使得2中积蓄的能量
不能释放
有则不同，0关断时，负载电流通过4向6分流，减轻0的负担，2中积蓄的能量也可以通过3向1释放。
rcd缓冲电路的工作原理
rcd缓冲电路的工作原理摘要：1.RCD 缓冲电路的组成元件2.RCD 缓冲电路的工作原理3.RCD 缓冲电路与RC 缓冲电路的比较4.RCD 缓冲电路的优点5.RCD 缓冲电路在电源保护中的应用正文：RCD 缓冲电路是一种用于保护电子设备免受浪涌电压损害的电路，其主要组成元件包括二极管、电容和电阻。
当电源电压发生波动时，RCD 缓冲电路能够有效地限制电压的瞬时变化，从而保护设备免受损坏。
下面我们将详细介绍RCD 缓冲电路的工作原理以及与RC 缓冲电路的比较，并探讨RCD 缓冲电路的优点以及在电源保护中的应用。
RCD 缓冲电路的工作原理主要基于电容和电阻对电压的缓冲作用。
当电源电压出现波动时，电容能够储存一部分能量，使得电压不会瞬间达到峰值。
同时，电阻对电流的限制作用也能够减小电压的瞬时变化。
通过这种方式，RCD 缓冲电路能够有效地保护设备免受浪涌电压的损害。
与RC 缓冲电路相比，RCD 缓冲电路具有更好的性能。
RC 缓冲电路主要通过电容和电阻对电压进行缓冲，但其缺点在于电容的充放电速度较慢，因此对于高速变化的电压波动，RC 缓冲电路的效果较差。
而RCD 缓冲电路则通过二极管的作用，使得电容能够在电压变化时快速充放电，从而提高了缓冲效果。
RCD 缓冲电路具有多种优点。
首先，它能够有效地限制电压的瞬时变化，从而保护设备免受浪涌电压的损害。
其次，RCD 缓冲电路具有较快的响应速度，能够应对高速变化的电压波动。
此外，RCD 缓冲电路的结构简单，使用方便，因此在电子设备中得到了广泛的应用。
在电源保护领域，RCD 缓冲电路被广泛应用于防止电源电压波动对设备造成的损害。
通过添加RCD 缓冲电路，可以有效地限制电源电压的瞬时变化，从而保护设备免受损坏。
此外，RCD 缓冲电路还可以与其他保护元件组合使用，如浪涌保护器等，以提高整个电源系统的保护效果。
总之，RCD 缓冲电路是一种有效的电源保护电路，其工作原理基于电容和电阻对电压的缓冲作用，具有响应速度快、限制电压瞬时变化效果好等优点。
snubber
snubberSnubber Circuit2008-12-08 09:56缓冲电路（Snubber Circuit）又称为吸收电路。
其中的电阻和电容分别称为缓冲电阻（snubber resistence）和缓冲电容（Snubber capacitance）。
其作用是抑制电力电子器件的内因过电压、du/dt或者过电流di/dt,减小器件的开关损耗。
缓冲电路可分为关断缓冲电路和开通缓冲电路。
关断缓冲电路又称为du/dt 抑制电路，用于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。
开通缓冲电路又称为di/dt，用于抑制器件开通时的电流过冲和di/dt，减小器件的开通损耗。
可将关断缓冲电路和开通缓冲电路结合在一起，称其为复合缓冲电路。
还可以用另外的分类方法：缓冲电路中储能元件的能量如果消耗在其吸收电阻上，则称其为耗能式缓冲电路；如果缓冲电路能将其储能元件的能量回馈给负载或电源，则称其为馈能式缓冲电路，或称为无损吸收电路。
SnubberFrom Wikipedia, the free encyclopediaElectrical systemsSnubbers are frequently used in electrical systems with an inductive load where the sudden interruption of current flow would lead to a sharp rise in voltage across the device creating the interruption. This sharp rise in voltage might lead to a transient or permanent failure of the controlling device. A spark is likely to be generated (arcing) and to cause electromagnetic interference. The snubber prevents this undesired voltage by conducting transient current around the device.[edit] RC snubbersRC snubbersA simple snubber comprising a small resistor (R) in serieswith a small capacitor (C) is often used. This combination can be used to suppress （抑制） the rapid（快速） rise in voltage across a thyristor, preventing the erroneous turn-on of the thyristor; it does this by limiting the rate of rise in voltage (dV/dt) across the thyristor to a value which will nottrigger it. Snubbers are also often used to prevent arcing across the contacts of relays and switches and the electrical interference and welding/sticking of the contacts that can occur. Anappropriately-designed RC snubber can be used with either dc or ac loads. This sort of snubber is commonly used with inductive loads such as electric motors. The voltage across a capacitor cannot change instantaneously, so a decreasing transient current will flow through it for a small fraction of a second, allowing the voltage across the switch to increase more slowly when the switch is opened. While the values can be optimised for the application, a 100 ohm resistor in series with a 100 nanofarad capacitor of appropriate voltage rating is usually effective. This type of snubber is often manufactured as a single component.[edit] Diode snubbersMain article: flyback diodeWhen the current flowing is DC, a simple rectifier diode is often employed as another form of snubber. The snubber diode is wired in parallel with an inductive load (such as a relay coil or electric motor). The diode is installed so that it does not conduct under normal conditions. When current to the inductive load is rapidly interrupted, a large voltage spike would be produced in the reverse direction (as the inductor attempts to keep current flowing in the circuit). This spike is known as an "inductive kick".Placing the snubber diode in inverse parallel with the inductive load allows the current from the inductor to flow through the diode rather than through the switching element, dissipating the energy stored in the inductive load over the series resistance of the inductor and the (usually much smaller) resistance of the diode (over-voltage protection). One disadvantage of simple rectifier diode used as a snubber is that the diode allows current to continue flowing, which may cause the relay to remain actuated for slightly longer; some circuit designs must account for this delay in the dropping-out of the relay.[edit] More-sophisticated solid-state snubbersIn some dc circuits, a varistor or two inverse-series Zener diodes (collectively called a transorb) may be used instead of the simple diode. Because these devices dissipate significant power, the relay may drop-out faster than it would with a simple rectifier diode. An advantage to using a transorb over just one diode however, is that it will protect against both over and under voltage if connected to ground, forcing the voltageto stay between the confines of the breakdown voltages of the Zener diodes. Just one Zener diode connected to ground will only protect against positive transients.In ac circuits a rectifier diode snubber cannot be used; if a simple RC snubber is not adequate a more complex bidirectional snubber design must be used.。
电力电子器件的缓冲电路
17
课堂思考
根据放电时间约束，有： 假定取 RS 50
RS
Dm in 3 fCS
97.8
根据耗散功率限制，有：
PR
1 2
f
CSU
2 dm
a
x
12.7W
假定取电阻功率 PR 25W
远开小关于管器导件通允瞬许间的最电大流集值电，极满电足流晶：I体CP管参2.7数6A要求1。8R4SV 6.44A
18
电力电子技术
CS 在tf时间内的
IA
充电电压应远低
于AB端的最大电
压（如图），有：
IC
I Am axtf 2CS
UCf
UABmax
ics
7
电力电子器件的缓冲电路
导通时最大峰值电流限制对RS阻值选择的约束
➢ VT开通瞬间流过的电流为负载电流和CS的放电电流之和
➢ CS可能达到的最高电压为UABmax
IA
➢ VT最大峰值电流为ICpmax
二极管VDS选择：电流有效值应不小于1.5A（不小于主开关 管额定电流的1/10，即相当于额定电流不小于1A），额定 电压可以选择为最高电压的2倍左右，可以取400V。
根据电流下降时间（关断时间），有：
CS
2.76A 150ns 2 136V
1.52nF
假定取电容Cs=7.5nF，电容额定电压可以选择为最高电压的 1.5倍左右，可以取250V。
未知条件的明确
假定VT开通时，流过负载电阻RL的电流峰值为 Ip，VT关 断时电流为零；则晶体管流过的最大峰值电流为：
I pm
Po 0.4U dm in
2.76 A
（根据平均功率计算）
输出功率恒定，当输入电压为184V时，开关占空比最小，
电力电子技术：第8章 电力电子器件的驱动电路和缓冲电路
• 门脉压极冲为关信15断号V，电时C路，3的由T2电导功容通率量，MO较CS3大为F，EGTT有管O2T提020及供0µC负F3的、，脉R可5冲以等电关构流断成，3。0使当0AGT/12T基2O0极关0V有断的关。G断CT3O信的。号充o电ff正电
8.3 Gate drive circuit of power MOSFET MOSFET的门控电路
Power Electronics
Chapter 8 Drive Circuits and Snubbers of
Power Electronic Devices 第8章 电力电子器件的驱动电路和缓
冲电路
Drive circuit 驱动电路
Basic function of drive circuit:
Integrated trigger circuit 集成触发电路
KC04 circuit
KC04电路图
Waveform
波形
Function 功能
（1）同步环节 （2）锯齿波发生器 （3）移相环节 （4）脉冲形成 （5）脉冲分选环节
Application circuit 应用电路
Single-phase trigger circuit of KC04
Protection function 保护功能
R6、D3、D4构成了功率MOSFET的过流保护部分。 当功率MOSFET正常导通时，漏极D的电位低于D4阴极A点的电位，即UA＞UD，此时 电阻R6中的电流经D3流入漏极。 当发生短路和过载时，功率MOSFET的漏极电压会自动升高（即管压降加大），使 UD＞UA，R6中的电流流向D4和R8，使A点电位随之升高，以致T2截止，T3、T4也随 之截止，迫使功率MOSFET关断。
缓冲电路的作用与基本类型1缓冲电路的作用与基本类型电力电子
缓冲电路的作用与基本类型1、缓冲电路的作用与基本类型电力电子器件的缓冲电路(snubber circuit)又称吸收电路，它是电力电子器件的一种重要的保护电路，不仅用于半控型器件的保护，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET和IGBT等）的应用技术中起着重要的作用。
晶闸管开通时，为了防止过大的电流上升率而烧坏器件，往往在主电路中串入一个扼流电感，以限制过大的di/dt，串联电感及其配件组成了开通缓冲电路，或称串联缓冲电路。
晶闸管关断时，电源|稳压器电压突加在管子上，为了抑制瞬时过电压和过大的电压上升率，以防止晶闸管内部流过过大的结电容电流而误触发，需要在晶闸管的两端并联一个RC网络，构成关断缓冲电路，或称并联缓冲电路。
GTR、GTO等全控型自关断器件在实际使用中都必须配用开通和关断缓冲电路；但其作用与晶闸管的缓冲电路有所不同，电路结构也有差别。
主要原因是全控型器件的工作频率要比晶闸管高得多，因此开通与关断损耗是影响这种开关器件正常运行的重要因素之一。
例如，GTR在动态开关过程中易产生二次击穿的现象，这种现象又与开关损耗直接相关。
所以减少全控器件的开关损耗至关重要，缓冲电路的主要作用正是如此，也就是说GTR和功率MOSFET用缓冲电路抑制di/dt和du/dt，主要是为了改变器件的开关轨迹，使开关损耗减少，进而使器件可靠地运行。
图1(a)是没有缓冲电路时GTR开关过程中集电极电压uCE和集电极电流i C的波形，由图可见开通和关断过程中都存在uCE和iC同时达到最大值的时刻；因此出现了瞬时的最大开关损耗功率Pon和Poff，从而危及器件的安全。
所以，应采用开通和关断缓冲电路，抑制开通时的di/dt，降低关断时的du/dt，使uCE 和iC的最大值不会同时出现。
图1(b)是GTR开关过程中的uCE和iC的轨迹，其中轨迹1和2是没有缓冲电路的情况，开通时uCE由UCC（电源电压）经矩形轨迹降到0，相应地i C由0升到ICM；关断时iC由ICM经矩形轨迹降到0，相应地uCE由0升高到UCC。
电力电子技术问答2
电力电子技术问答一、问答：1、什么是电力电子技术？答：用于电力领域的电子技术，即应用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术。
2、电力变换通常包括那几类？答：电力变换通常分为四大类，即交流变直流（整流）、直流变交流（逆变）、直流变直流（直流斩波）和交流变交流。
其中交流变交流可以是电压或电力的变换，叫交流电力控制，也可以是变频和相数的变换。
3、什么是电力电子器件？答：电力电子器件是指直接应用于承担电能的变换或控制任务的主电路中，实现电能的变换或控制的电子器件。
目前，电力电子器件一般专指电力半导体器件。
4、电力电子器件如何分类？答：按照电力电子器件被控制信号所控制的程度，可分为以下三类：不可控器件、半控型器件和全控型器件（又叫自关断器件）。
根据器件内部电子和空穴两种载流子参与导电的情况，电力电子器件又可分为：单极型器件、双极型器件和混合型器件。
按照控制信号的不同，还可将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型，后者又叫场控器件或场效应器件。
5、什么是晶闸管？它主要有哪些应用？答：晶闸管是硅晶体闸流管的简称，它包括普通晶闸管和双向、可关断、逆导、快速等晶闸管。
普通型晶闸管（Thyristor）曾称为可控硅整流器，常用SCR（Silicon Controlled Rectifier）表示。
在实际应用中，如果没有特殊说明，皆指普通晶闸管而言。
晶闸管主要用来组成整流、逆变、斩波、交流调压、变频等变流装置和交流开关以及家用电器实用电路等。
6、晶闸管导通条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？开通条件（1）晶闸管的阳极和阴极之间施加正向阳极电压。
（2）晶闸管的门极和阴极之间必须加上适当的正向脉冲电压和电流。
欲使之关断，需将流过晶闸管的电流减小到维持电流以下，可采取阳极电压反向、减小阳极电压或增大回路阻抗等方法。
在晶闸管阳极——阴极之间加正向电压，门极也加正向电压，产生足够的门极电流Ig，则晶闸管导通，其导通过程叫触发。
电力电子技术课件：10 功率晶体管的缓冲电路
iJ
L
9
NUAA
uce
0
ic
0
理想开关波形和理想开关负载线
ic ic
Ic
t
0
开通过程
uce
ic
Ic
uce Ec
t
0
关断过程
uce Ec
10
NUAA
缓冲电路应该做到： 1. 使电流电压波形尽量没有交叠，或者说，
使负载线尽量靠近坐标轴。以减小开/关瞬 时功率。 2. 电流或电压的上升率不能太大。
11
3) 图10－5 C－D段的含义
4) 分析图10－15中Q的电压应力
5) buck/boost变换器，画出开通与关断复合缓冲电路 41
（了解概念） 第九章 第三节谐振变换器及软开关技术
NUAA
一、引言：软开关和硬开关 二、准谐振变换器（Quasi- Resonant Converter） “准谐振”的含义 1. 零电流谐振开关（ZCS，zero current switch） －－－在零电流条件下开通和关断
举例:
第九章 第三节谐振变换器及软开关技术
谐振 PWM 谐振
原理：
（1）Lr使Q 零电流开通
（2） LrCr谐振使Q 关断前uCr＝2Ui ，
（3）因此,开通Q1则Cr放电（LrCr谐振）,
ii=IL-iCr ，减小，Q零电流关断
49
NUAA
第九章 第三节谐振变换器及软开关技术
实用的ZS技术： 1）不附加额外的开关，尽量不附加L元件，利用器件的寄 生L和C，通过适当的调制方式实现软开关 典型例：移相全桥变换器，不对称半桥变换器，LLC变换器 2）CRM运行
7
NUAA
开关管Q的电流电压波形
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
R1
R1
R1
a)
图9-1 光耦合器的类型及接法
b)
c)
4/26
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
◆驱动电路的分类 ● 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，可以 将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类。 ● 晶闸管的驱动电路常称为触发电路。 ◆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。
IM
I
t1 t 2 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3 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强脉冲宽度 IM强脉冲幅值（3IGT~5IGT） t1~t4脉冲宽度 I脉冲平顶幅值（1.5IGT~2IGT）
6/26
9.1.2 晶闸管的触发电路
◆常见的晶闸管触发电路 ● 由V1、V2构成的脉冲放大环节和脉冲变压器TM和附属 电路构成的脉冲输出环节两部分组成。 ● 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。 ● 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的。
3/26
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 ▲光耦合器由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内。 ▲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 ▲当脉冲较宽时，为避免铁心饱和，常采用高频调制和解调的方法。
◆GTR ▲开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态，使 之不进入放大区和深饱和区。 ▲关断时，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加一定幅值 （6V左右）的负偏压。 ▲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。 ＊VD2和VD3构成贝克箝位电路，是一种抗饱和电路， 可使GTR导通时处于临界饱和状态； ＊C2为加速开通过程的电容，开通时R5被C2短路，这 样可以实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开 通。 ▲驱动GTR的集成驱动电路中，THOMSON公司的 UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。
2/26
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述
◆驱动电路 ● 是电力电子主电路与控制电路之间的接口。 ● 良好的驱动电路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。 ● 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 ● 按控制目标的要求给器件施加开通或关断的信号。 ● 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。
9/26
图9-5 典型的直接耦合式GTO驱动电路
9.1.3 典型全控型器件的驱动电路
ib
O
t
图9-6 理想的GTR基极驱动电流波形
+15V A V1 R2 R3 C1 V4 VD1 V3 V5 C2 R5 V2 V6 VD4 VS 0V VD2 VD3 V R4 +10V
R1
图9-7 GTR的一种驱动电路
uG O
施加约5V的负偏压， 以提高抗干扰能力。
t
iG O
幅值需达阳极电流的1/3左 右，陡度需达50A/s，强 负脉冲宽度约30s，负脉 冲总宽约100s
t
图9-4 推荐的GTO门极电压电流波形
8/26
9.1.3 典型全控型器件的驱动电路
▲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；缺点是 功耗大，效率较低。 ＊电路的电源由高频电源经二极管整 流后提供，VD1和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。
● 为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加
其它电路环节。
图9-3 常见的晶闸管触发电路
7/26
9.1.3 典型全控型器件的驱动电路
◆电流驱动型器件的驱动电路 ● GTO和GTR是电流驱动型器件。 ● GTO ▲开通控制与普通晶闸管相似， 但对触发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。 ▲GTO一般用于大容量电路的场 合，其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。
5/26
9.1.2 晶闸管的触发电路
◆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。 ● 晶闸管触发电路往往还包括对其触发时刻进行控制的相位 控制电路。 ● 触发电路应满足下列要求 ▲触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，比如对感性和 反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发。 ▲触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流 的幅度应增大为器件最大触发电流的3~5倍，脉冲前沿的陡 度也需增加，一般需达1~2A/s。 ▲触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额， 且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。 ▲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。
*本PPT参考王兆安等编的《电力电子技术》第五版配套课件资源*
第9章 电力电子器件应用的共性问题
9.1 电力电子器件的驱动 9.2 电力电子器件的保护
9.3 电力电子器件的串联使用和并联使用
本章小结
9.1 电力电子器件的驱动
9.1.1 电力电子器件驱动电路概述
9.1.2 晶闸管的触发电路 9.1.3 典型全控型器件的驱动电路