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第一章 晶闸管 共19页 电力电子技术—驱动电路 Power Electronics 驱动电路的作用 将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。 优良的驱动电路 改善功率晶体管的开关特性，减小开关损耗，提高整机效率和器件可靠性。（即尽量快开、快关） 2 GTR对驱动电路的要求 设计基极驱动电路考虑的因素 优化驱动特性 要求功率晶体管快开、快关，并且功耗小 驱动方式 驱动电路与主电路之间的连接方式 自动快速保护功能 故障时，自动切断基极驱动信号 优化驱动特性 恒流驱动是GTR的一种常见驱动电路，经常配合其他电路一起使用 原理：让IbIcmax/β ，并恒定，无论负载如何（IC变化），晶体管都工作在饱和状态。 ★一种普通的恒流驱动电路 恒流驱动缺点： 轻载时深度饱和，关断时间长。 —抗饱和电路 加速电容—加快功率管的开通过程 抗饱和电路—使功率管处于浅饱和 改进的抗饱和电路 比例驱动电路 恒流驱动—基极电流恒定，功率管饱和导通 优点：电路简单； 缺点：驱动损耗大，存储时间长 比例驱动—基极电流正比于集电极电流变化。轻载时不至于深度饱和，避免了ts大的缺点。 比例驱动电路 反激式比例驱动电路 * * 1 电力电子变流装置驱动电路的作用 i b I b1 I b2 I cs i c 0 0 90% I b1 10% I b1 90% I cs 10% I cs t 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t t t off t s t f t on t r t d 图 GTR的开通和关断过程电流波形 2 GTR对驱动电路的要求 图 比较理想的基极驱动电流波形 2 GTR对驱动电路的要求 上升沿陡/过冲 合适的饱和深度 反向抽流 Q开始开通时,驱动脉冲上升沿陡、有一定的过冲－开通快 2.Q导通期间，合适的饱和深 度－导通压降低，驱动功率 小，关断快（存储时间小） 3.关断瞬间反向驱动（抽流 能力强）－关断快 3 GTR驱动电路简介 第一级放大 第二级放大 1.光耦通，Q1截止，Q2、Q3导通，为功率晶体管Q提供恒定基极电流 2.光耦断，Q1导通，Q2、Q3截止，Ib＝0 导通慢 —加速电容 Q1off, Qon: C先将R2短路—开通电流尖峰；稳态,C充完电,R1、R2决定Ib； + － Q1 on, Q off: uC反加在be间，Q的Ib通过Q1反向抽流。 C作用：加速导通、截止反偏。 ★恒流驱动电路 原理： 1.若Q深度饱和,则D2导通，Ib减小，饱和程度下降 2.D3为反向基流提供通路 电路组成： 抗饱和二极管D1、D2 反向基极提供回路D3 电路特点： 抗饱和驱动,ts↓，导通损耗↑，驱动电流损失 ★恒流驱动电路 D2加置在前级驱动管的基极、用前级驱动管的be代替D1，减小驱动电路损耗，节省元件 D2 ★恒流驱动电路 光耦隔离 放大 互补驱动 加速电容 抗饱和 钳位 提供反流通路 1.ui高，光耦通，Q2截止，Q3导通，加速电容加速Q导通，D2、D3使Q工作在临界饱和状态，稳态时为Q提供稳态基极电流Ib＝（UCC2－Uce3－UD3－Ube）/（R4＋R5） 2.ui低，光耦截止，Q2导通，Q4导通，D4、C、Q4组成反向抽流回路，减小ts；反向抽流结束后，由DW、D5、D4、Q4组成释放回路供电容继续放电，同时DW给Q的基射极施加反向电压，加速其截止 ★恒流驱动电路 原理： Q1 on:同名端负，Q off; 只有N1有电流，要求大储 能，变压器饱和，由R1限流； Q1 off:能量从N1→驱动侧 Nb，驱动Q on, iNf=iC,iC从同名端流进，变压器退饱和。 IGBT的驱动电路 图 IGBT的开关过程 10% 90% t t t 10% 90% U CE I C 0 O 0 U GE U GEM I CM U CEM t fv1 t fv2 t off t on t fi1 t fi2 t d(off) t f t d(on) t r U CE(on) U GEM U GEM I CM I CM IGBT对驱动电路的基本要求 (1)栅极正偏电压+UGE的影响 (2)栅极负偏压-UGE的影响 (3)栅极电阻RG IGBT对驱动电路的基本要求