電流型自關(guān)斷器件的驅(qū)動

1、根據(jù)驅(qū)動電路加在電力電子器件控制端和公共端之 間的信號的性質(zhì)，將電力電子器件分為電流驅(qū)動型電流驅(qū)動型和 電壓驅(qū)動型電壓驅(qū)動型。 2.3 電流型自關(guān)斷器件的驅(qū)動電流型自關(guān)斷器件的驅(qū)動 1.電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路電流驅(qū)動型器件的驅(qū)動電路（GTO、GTR） GTO的開通控制：的開通控制：與普通晶閘 管相似，但對脈沖前沿的幅值 和陡度要求高，且一般需在整 個導(dǎo)通期間施加正門極電流； 關(guān)斷：關(guān)斷：施加負門極電流，對其 幅值和陡度的要求更高，關(guān)斷 后還應(yīng)在門陰極施加約5V的負 偏壓以提高抗干擾能力。 推薦的推薦的GTO門極電門極電 壓電流波形壓電流波形 O t t O uG iG 2.GTO驅(qū)動電路通常

2、包括三部分：驅(qū)動電路通常包括三部分： 開通電路、關(guān)斷電路和門極反偏電路開通電路、關(guān)斷電路和門極反偏電路 50kHz 50V GTO N1 N2 N3 C1C3 C4 C2 R1 R2 R3 R4 V1 V3 V2 L VD1 VD2 VD3 VD4 3. GTR驅(qū)動電路驅(qū)動電路 GTR的一種驅(qū)動電路貝克鉗位電路(抗飽和電路) 柵源間、柵射間有數(shù)千皮法（柵源間、柵射間有數(shù)千皮法（PF)的電容，為快速建的電容，為快速建 立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電路輸出電阻??；立驅(qū)動電壓，要求驅(qū)動電路輸出電阻?。?開通的驅(qū)動電壓應(yīng)達一定值：開通的驅(qū)動電壓應(yīng)達一定值：MOSFET1015V， IGBT1520V； 關(guān)斷時

3、施加一定幅值的負驅(qū)動電壓關(guān)斷時施加一定幅值的負驅(qū)動電壓-5-15V）有利有利 于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗；于減小關(guān)斷時間和關(guān)斷損耗； 在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小在柵極串入一只低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小 寄生振蕩，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動器件電流額定值寄生振蕩，該電阻阻值應(yīng)隨被驅(qū)動器件電流額定值 的增大而減小。的增大而減小。 2.4電壓型自關(guān)斷器件的驅(qū)動電壓型自關(guān)斷器件的驅(qū)動 電力MOSFET的一種驅(qū)動電 路：電氣隔離和晶體管放大 電路兩部分 v無輸入信號時高速放大器 A輸出負電平,V3導(dǎo)通輸出 負驅(qū)動電壓 v當有輸入信號時A輸出正 電平，V2導(dǎo)通輸出正驅(qū)動 電壓 A + - M

4、OSFET 20 V 20 V u i R 1R 3 R 5 R 4 R 2 R G V 1 V 2 V 3 C 1 -V CC +V CC 電力電力MOSFET的的 一種驅(qū)動電路一種驅(qū)動電路 IGBT的驅(qū)動的驅(qū)動 對驅(qū)動電路的要求 1、充分陡的脈沖上升和下降沿 開通時使IGBT快速開通，減小開通損耗快速開通，減小開通損耗 關(guān)斷時使IGBT快速關(guān)斷，縮短關(guān)斷時間，減小關(guān)斷快速關(guān)斷，縮短關(guān)斷時間，減小關(guān)斷 損耗損耗 2、足夠大的驅(qū)動功率 導(dǎo)通時，使IGBT功率輸出級總處于飽和狀態(tài) 瞬時過載時，柵極驅(qū)動電路提供的驅(qū)動功率要足以保 證IGBT不退出飽和區(qū)。 3、合適的正向驅(qū)動電壓UCE 一般可取（1

5、10%）15V 4、合適的反偏電壓 一般為-2-10V IGBT的驅(qū)動的驅(qū)動 對驅(qū)動電路的要求 5、驅(qū)動電路最好與控制電路在電位上隔離 要求： 6、應(yīng)根據(jù)IGBT的電流容量和電壓額定值及開關(guān)頻率的 不同，選擇合適的RG阻值 IGBT的驅(qū)動-多采用專用的混合集成驅(qū)動器多采用專用的混合集成驅(qū)動器 13 故障指示 檢測端 VCC 接口 電路 門極 關(guān)斷電路 定時及 復(fù)位電路 檢測電路 4 1 5 8 6 14 13 uo VEE 8 1 5 4 6 -10V +15V 30V +5V M57962 L 14 ui 1 快恢復(fù) trr0.2s 4.7k 3.1 100 F 100 F M57962L型

6、IGBT驅(qū)動器的原理和接線圖 優(yōu)點優(yōu)點：大大簡化了IGBT的驅(qū)動電路設(shè)計，且將保護與驅(qū)動集成 于一體。不僅減小了控制電路的體積，而且提高了系統(tǒng)的抗干 擾性和可靠性。 2.5 自關(guān)斷器件的保護自關(guān)斷器件的保護 n1.緩沖電路緩沖電路 緩沖電路緩沖電路（吸收電路）作用（吸收電路）作用 抑制器件的內(nèi)因過電壓、du/dt、過電流di/dt，減 小器件的開關(guān)損耗。 緩沖電路緩沖電路 關(guān)斷緩沖電路（關(guān)斷緩沖電路（du/dtdu/dt抑制電路）抑制電路） 用于吸收器件的關(guān)斷過電壓和換相過電壓，抑制du/dt， 減小關(guān)斷損耗 開通緩沖電路（開通緩沖電路（di/dtdi/dt抑制電路）抑制電路） 用于抑制器件開

7、通的電流過沖和di/dt，減小開通損耗 緩沖電路緩沖電路 復(fù)合緩沖電路復(fù)合緩沖電路 將關(guān)斷緩沖電路和開通緩沖電路結(jié)合在一起 耗能式緩沖電路耗能式緩沖電路 緩沖電路中儲能元件的能量消耗在其吸收電阻上 饋能式緩沖電路饋能式緩沖電路 （無損吸收電路）（無損吸收電路） 緩沖電路中儲能元件的能 量回饋給負載或電流 緩沖電路緩沖電路 通常緩沖電路專指關(guān)斷緩沖電路，通常緩沖電路專指關(guān)斷緩沖電路， 將開通緩沖電路叫做將開通緩沖電路叫做di/dtdi/dt抑制電路抑制電路 di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路及波形 a) 電路 b) 波形 緩沖電路緩沖電路 無緩沖無緩沖 電路電路 V開通 電流迅速上升，d

8、i/dt 很大 V關(guān)斷 du/dt很大，并出現(xiàn) 很高的過電壓 有緩沖 電路 V開通 Cs通過Rs向V放電， 使ic先上一個臺階，以后因有 di/dt抑制電路的Li ,ic上升速 度減慢。 V關(guān)斷 負載電流通過VDs 向Cs分流，減輕了V的負擔，抑 制了du/dt和過電壓。 b) di/dt抑制電路和充放電型RCD緩沖電路波形 t uCE O di dt 抑制電路時無 di dt 抑制電路時 有 有緩沖電路時 無緩沖電路時 uC E iC 緩沖電路緩沖電路 ic BA D C 無緩沖電路 有緩沖電路 ucE 0 關(guān)斷時的負載線 無緩沖電路無緩沖電路 uCE 迅速上升，負載迅速上升，負載L L上的

9、感應(yīng)電壓是續(xù)流二上的感應(yīng)電壓是續(xù)流二 極管極管VDVD開始導(dǎo)通，負載線開始導(dǎo)通，負載線A A從移動到從移動到B B，iC 下降到漏電流的大小，負載線隨之移動到下降到漏電流的大小，負載線隨之移動到C C。 有緩沖電路有緩沖電路 CS的分流使的分流使iC在在uCE開始上升的同時就下降，開始上升的同時就下降， 負載線經(jīng)過負載線經(jīng)過D到達到達C，負載線，負載線ABC經(jīng)過的是經(jīng)過的是 小電流、小電壓區(qū)，器件的關(guān)斷損耗比無緩小電流、小電壓區(qū)，器件的關(guān)斷損耗比無緩 沖電路時降低。沖電路時降低。 緩沖電路緩沖電路 L C S R S E d 緩沖電路 負載 L C S R S E d 緩沖電路 負載 Ri V

10、D L V di dt 抑制電路 緩沖電路 Li VDi Rs Cs VDs b)c) a) a) 充放電型RCD緩沖電路 另外兩種常用緩沖電路 a)RC吸收電路 b)放電阻止型RCD吸收電路 2.電力電力MOSFET和和IGBT并聯(lián)運行的特點并聯(lián)運行的特點 電力電力MOSFET并聯(lián)運行的特點并聯(lián)運行的特點 R Ron on具有正溫度系數(shù)，具有電流自動均衡的能力，容易并聯(lián)。 具有正溫度系數(shù)，具有電流自動均衡的能力，容易并聯(lián)。 注意選用注意選用R Ron on、 、U UT T、G Gfs fs和 和C Ciss iss盡量相近的器件并聯(lián)。 盡量相近的器件并聯(lián)。 電路走線和布局應(yīng)盡量對稱。電路走

11、線和布局應(yīng)盡量對稱。 可在源極電路中串入小電感可在源極電路中串入小電感, ,起到均流電抗器的作用。起到均流電抗器的作用。 IGBT并聯(lián)運行的特點并聯(lián)運行的特點 在在1/21/2或或1/31/3額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有額定電流以下的區(qū)段，通態(tài)壓降具有負的溫度系的溫度系 數(shù)。數(shù)。 在以上的區(qū)段則具有在以上的區(qū)段則具有正溫度系數(shù)。溫度系數(shù)。 并聯(lián)使用時也具有電流的自動均衡能力，易于并聯(lián)。并聯(lián)使用時也具有電流的自動均衡能力，易于并聯(lián)。 2.6 任務(wù)實施任務(wù)實施-絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動電絕緣柵雙極晶體管驅(qū)動電 路設(shè)計路設(shè)計 n采用光電耦合器進行隔離的柵極驅(qū)動電路采用光電耦合器進行隔離的柵極驅(qū)動電路

12、 2.7知識拓展知識拓展-集成驅(qū)動芯片介紹集成驅(qū)動芯片介紹 UAA4002的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖 UAA4002應(yīng)用接線圖 EXB841的電路原理圖 小結(jié)小結(jié) 1、晶閘管（SCR）的觸發(fā)電路應(yīng)滿足與主電路同步、能平穩(wěn)移相與主電路同步、能平穩(wěn)移相 且有足夠移相范圍、脈沖前沿陡、有足夠的幅值與脈寬、抗干擾且有足夠移相范圍、脈沖前沿陡、有足夠的幅值與脈寬、抗干擾 能力強等要求能力強等要求。鋸齒波同步移相觸發(fā)電路主要有同步檢測、鋸齒 波形成、移相控制、脈沖形成、脈沖放大等環(huán)節(jié)組成。集成化的 鋸齒波同步移相觸發(fā)電路有KC（或KJ）系列。目前，以單片機為 主體的數(shù)字化觸發(fā)電路在大功率整流電路中得到越來越廣泛的應(yīng) 用。 2、晶閘管的過壓保護主要使用壓敏電阻、阻容吸收壓敏電阻、阻容吸收等，過流保 護則采用電流檢測、快速熔斷器電流檢測、快速熔斷器等，另外還應(yīng)對du/dt、di/dt進行 限制。 3、電力晶體管（GTR）和門極可關(guān)斷晶閘管（GTO）屬電流型電流型 自關(guān)斷器件自關(guān)斷器件。GTO的驅(qū)動電路中的門極開通電路與SCR觸發(fā)電路 基本相同，而要求門極關(guān)斷電路能產(chǎn)生足夠大的反向電流來關(guān)斷 已導(dǎo)通的GTO。GTR驅(qū)動電路除滿足一般驅(qū)動電路的要求外，還