第1章电力电子技术王云亮第三版.ppt

(3)开关特性 IGBT的开关特性 4. 绝缘栅双极型晶体管的主要参数 (1) 集射极额定电压UCEO IGBT最大耐压值。 (2) 栅射极额定电压UGES UGES是栅极的电压控制信号额定值。只有栅射极电压小于额定电压值，才能使IGBT导通而不致损坏。 (3) 栅射极开启电压UG(th) 使IGBT导通所需的最小栅-射极电压,通常IGBT的开启电压UG(th)在3V～5.5V之间。 (4) 集电极额定电流IC 在额定的测试温度(壳温为25℃)条件下，IGBT所允许的集电极最大直流电流。 (5) 集射极饱和电压UCES IGBT在饱和导通时，通过额定电流的集射极电压。通常IGBT的集射极饱和电压在1.5V～3V之间。 1.3 电力电子器件的驱动电路 　　 驱动电路是电力电子器件与控制电路之间的环节，根据控制电路的输入信号提供足够的功率使电力电子器件在“断开”与“导通”状态之间进行转换，驱动电路应该使电力电子器件快速的导通或关断，并保持低开关损耗。驱动电路一般分为是单电源驱动还是双电源驱动，是直接驱动还是隔离驱动。 　　 电力电子器件的集成驱动电路由于具有和电力电子器件匹配好，具有过流保护功能而得到广泛的应用。 1.3.1 晶闸管的门极驱动电路 1.晶闸管对门极驱动电路的基本要求 ① 驱动信号可以是交流、直流或脉冲，为了减小门极的损耗，驱动信号常采用脉冲形式。 ② 驱动脉冲应有足够的功率。驱动电压和驱动电流应大于晶闸管的门极触发电压和门极触发电流。 ③ 触发脉冲应有足够的宽度和陡度。触发脉冲的宽度一般应保证晶闸管阳极电流在脉冲消失前能达到擎住电流，使晶闸管导通，这是最小的允许宽度。一般触发脉冲前沿陡度大于10V/μs或800mA/μs 2.触发电路的型式 控制电路应该和主电路隔离，隔离可采用脉冲变压器或光电耦合器。 基于脉冲变压器Tr和晶体管放大器的驱动电路如图所示，当控制系统发出的高电平信号加至晶体管V1后，变压器输出电压经VD2输出脉冲电流IG触发SCR导通。当控制系统发出的驱动信号为零后，VD1、R2续流，防止过压。 变压器原边上面接的是强触发环节 带脉冲变压器的驱动电路 1.3.2 可关断晶闸管的门极驱动电路 1. 对门极驱动信号的要求 根据GTO的特性，在其门极加正的驱动电流，GTO将导通；要使GTO关断，需要在其门极加很大的负电流。因此，通常采用不同回路实现GTO的导通和关断。 门极驱动信号要足够大，脉冲前沿越陡越有利，而后沿平缓些好。正脉冲后沿太陡会产生负尖峰脉冲；负脉冲后沿太陡会产生正尖峰脉冲，会使刚刚关断的GTO的耐压和阳极承受的du/dt降低。 2. 门极驱动电路型式 （1）恒压源关断控制 晶体管V1控制GTO触发导通；V2控制GTO关断。关断电源E2须小于GTO的门极反向电压UGRM之值，否则会引起GTO产生雪崩电流。 （2）变压源关断控制 晶体管V通过电容C供给GTO触发脉冲信号，GTO导通时，电容C充电。当关断信号加到可控硅SCR使其导通，电容C经SCR放电，为GTO门阴极提供一个负脉冲电流，从而关断GTO。 恒压源关断控制电路 变压源关断控制电路 1.3.3 双极型功率晶体管的基极驱动电路 1. BJT对基极驱动电路的基本要求 ① BJT导通时，基极电流值在最大负载下应维护BJT饱和导通，电流的上升率应充分大，以减小开通时间。 ② BJT关断时，反向注入的基极电流峰值及下降率应充分大，以缩短关断时间。 ③ 为防止关断时的尾部效应而导致BJT的损坏，驱动电路应提供给基射结合适的反偏电压，促使BJT快速关断，防止二次击穿。 ④ BJT瞬时过载时，驱动电路应能相应地提供足够大的驱动电流，保证BJT不因退出饱和区而损坏。 ⑤ BJT导通过程中，如果BJT集射结承受电压或流过它的电流超过了设定的极限值，应能自动切除BJT的基极驱动信号。 ⑥ 为了提高工作速度，降低开关损耗，多采用抗饱和措施。 2. BJT驱动电路的设计方法 (1) 开通与通态 由于器件一般在100℃～120℃的结点温度下使用，考虑到温度条件，则应取比标称值低20%～30%的数值。基极电流应尽可能大，以便开通或关断大的集电极电流。但基极电流过大会造成电路过饱和，增大了关断时间，反而降低了承受破坏的能力。因此，应限制基极电流过大。 在开通与通态的情况下，基极电流按下式取值： IB1=(1.5～2) ICmax/β (2) 关断与断态 在BJT的基极加入反向驱动电流，可加速其关断，而且基射极的状态会影响集射