5电力电子器件驱动电路

6
-10V
图1-33 M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
常用的有三菱公司的M579系列（如M57962L和M57959L） 和 富 士 公 司 的 EXB 系 列 （ 如 EXB840 、 EXB841 、 EXB850和EXB851）
内部具有退饱和检测和保护环节，当发生过电流时能快 速响应但慢速关断IGBT，并向外部电路给出故障信号
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4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
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，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
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
4.1.2 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
V1
R3 A +
R5
V2 MOSFET
R2 R4 C1
RG 20V V3
20V
当有输入信号时A输出 正电平，V2导通输出正
-VCC
驱动电压
图1-32 电力MOSFET的一种驱动电路
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
➢ 专为驱动电力MOSFET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+2A和-3A，输出驱动电压 +15V和-10V。
4.1.3 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
– 栅源间、栅射间有数千皮法的电容，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
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
➢ IGBT的驱动
多采用专用的混合集成驱动器
4VCC
4.7k
14
检测电路
1检测端
定时及
8 1
快恢复 trr≤0.2s
复位电路
+5V 14
30V 5
接口 电路
门极 关断电路
5 uo
ui 8故障指示
4
3.1
M57962L 13
1
+15V 100F
100F
13
6VEE
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
uG
1. 电流驱动型器件的驱动
电路
O
t
➢ GTO
GTO的开通控制与普通晶闸
iG
管相似，但对脉冲前沿的幅
O
值和陡度要求高，且一般需
t
在整个导通期间施加正门极
电流
图1-28
推荐的GTO门极电压电流波形
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
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
➢ 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加一定幅值（6V左 右）的负偏压 ib
M57962L输出的正驱动电压均为+15V左右，负驱动电压 为 -10V。
4.2 电力电子器件器件的保护
4.2.1 4.2.2 4.2.3
Leabharlann Baidu
过电压的产生及过电压保护 过电流的产生及过电流保护 缓冲电路（Snubber Circuit）
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
C2 VD3 R1
VD2
50kHz 50V
N1
R2
VD1 N2 C1
N3 VD4
C3 V2 C4 V3
GTO V1 L
R3
R4
图1-29 典型的直接耦合式 GTO驱动电路
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
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4.1.2 晶闸管的触发电路
IM
I
t1 t2 t3
t
t4
图1-26 理想的晶闸管触发脉冲电流波形
（t1~3t2IGT~脉5I冲GT前）沿t上1~升t4时脉间冲（宽<1度s） It1~脉t3冲强平脉顶宽幅度值I（M1.强5IG脉T~冲2I幅GT值）
4.1.2 晶闸管的触发电路
+E1
+E2 TM VD2 R4
O
t
图1-30 理想的GTR基极驱动电流波形
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
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
+15V A
+10V
V1 R2
R3
C1
R4
V4
V3
V5 C2
VD2
R1
VD1
VD3
V
R5
V2
V6
VD4
VS
0V
图1-31 GTR的一种驱动电路
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
VD1 VD3
R1
R3
V1
R2
V2
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
➢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
– 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
4.1.3 典型全控型器件的驱动电路
➢ 电 力 MOSFET 的 一 种
+VCC
驱动电路：电气隔离和 R1 晶体管放大电路两部分
无输入信号时高速放大 ui
器A输出负电平,V3导通 输出负驱动电压