电力电子与1—器件 .ppt

电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——驱动电路的隔离 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 ??磁隔离的元件通常是脉冲变压器 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 第二部分 电力电子器件 ——电流型和电压型驱动 电流驱动型和电压驱动型 ?????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 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——电压型驱动 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 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 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——GTR的集成驱动电路 ★ EXB356：150A/600V；IBP=+3A/-3.4A、 IIN= 3~9mA EXB356 (富士 · 日) UAA4002 (汤姆逊 · 法) M57950 (三菱 · 日) 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——GTR的限制 驱动电流大 二次击穿 开关速度低 2.1.3 功率场效应管 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——FET的分类 ★ 因工艺和结构差异名称不同。如： Motorola TMOS NEC VDMOS Siemens SiPMOS 结 型(JFET) MOS型 增强型 耗尽型 N沟道 P沟道 N沟道 P沟道 Power MOSFET 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——FET的分类 小功率MOS管是横向导电器件 电力MOSFET大都采用垂直导电结构，又称为 VMOSFET（Vertical MOSFET）——大大提高了 MOSFET器件的耐压和耐电流能力 按垂直导电结构的差异，又分为利用V型槽实现垂 直导电的VVMOSFET和具有垂直导电双扩散MO 结构的VDMOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET） 这里主要以VDMOS器件为例进行讨论 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的结构特点 ★ 胞元并联结RDS小， 可达mΩ。 ★ 垂直导电VD，面积 大，电流大； ★ 沟道短D-S间U、R、 C均小； 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的结构特点 导通时只有一种极性的载流子（多子）参与导电，是单极型晶体管 导电机理与小功率MOS管相同，但结构上有较大区别 电力MOSFET的多元集成结构 国际整流器公司（International Rectifier）的HEXFET采用了六边形单元 西门子公司（Siemens）的SIPMOSFET采用了正方形单元 摩托罗拉公司（Motorola）的TMOS采用了矩形单元按“品”字形排列 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的静态特性 ★ 安全工作区SOA 跨导 开启电压 ★ 转移特性 SOA—Safe Operation Area ID较大时，ID与UGS的关系近似线性，曲线的斜率定义为跨导Gfs 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的输出特性 饱和区 调阻区 雪崩击穿区 ★ 输出特性 截止区（对应于GTR的截止区） 饱和区（对应于GTR的放大区） 非饱和区（对应于GTR的饱和区） 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的动态特性 t1—开通延时 t2—上升时间 t3—关断延时 t4—下降时间 ts—开通时间 （ n s 级） tc—关断时间 （n s 级） Rs、Cin决定 开关速度 电力电子技术 第二部分 电力电子器件 ——MOSFET的开关速度 MOSFET的开关速度和Cin充放电有很大关系 使用者无法降低Cin，但可降低驱动电路内阻Rs减小时间常数，加快开关速度 MOSFET只靠多子导电，不存在少子