电力电子技术第2版赵莉华电子课件CH2电力电子器件及驱动和保护.ppt

* 2.9 电力电子器件的驱动要求 驱动电路是主电路与控制电路之间的接口。 不同电力电子器件有不同的驱动要求，根据触发信号的不同可分为电流驱动型电路和电压驱动型电路。 驱动电路与主电路之间的需要隔离，常采用变压器隔离和光耦器件隔离。 * 2.9.1 晶闸管的触发要求 触发脉冲应有足够的宽度。 一般采用强触发方式，强触发电流峰值可达电平触发电流的3－5倍左右，触发脉冲平台部分电流略大于额定触发电流以保证晶闸管可靠导通。对触发脉冲前沿陡度也有要求。 晶闸管关断时，可在门极加5V左右的负电压以保证可靠关断和一定的抗干扰能力。 I I M t 1 t 2 t 3 t 4 * 2.9.2 GTO的驱动要求 GTO的开通控制与普通晶闸管相似，但对其触发脉冲前沿的幅值和陡度要求更高。 一般需要在器件整个导通期间施加正向门极电压。 驱动电路应包括门极开通电路、关断电路和反向偏置电路。 O t t O u G i G * 2.9.3 GTR的驱动要求 驱动电流波形前沿要陡，以减少开通损耗。 触发时基极电流幅值可达基极饱和电流幅值的二倍。 导通期间要有恰当的基极电流，使它刚好达到饱和状态，以维持低的通态损耗，但又不进入深饱和区。 关断后，应给基-射极提供一4~6V的反向偏置电压，以提高GTR关断时集电极的正向阻断能力 t O i b * 2.9.4 电力MOSFET的驱动要求 电压驱动型器件，有高输入阻抗，所需驱动功率较小，驱动电路相对较简单。 要求驱动电路能向栅极提供器件开通所需的10－15V驱动电压，器件关断时需要的一定幅值的负偏压，一般为－5V~-15V。 驱动电压不能太高，如果超过20V，即使电流被限制到很小值，栅源极间的氧化层也很容易被击穿。 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。 * 2.9.5 IGBT的驱动要求 驱动电压脉冲要有足够陡的上升沿和下降沿，可使IGBT快速开通和关断，减小开关时间，从而减小开关损耗。 低阻抗输出特性。 有足够的的驱动功率，使IGBT不致退出饱和而损坏； 驱动电压一般在15V－20V。 关断过程中，栅极施加反偏电压，有利于器件快速关断，一般反偏电压取－2V——－10V。 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）。 * 2.10 电力电子器件的串并联技术 晶闸管串联 晶闸管并联 * 晶闸管的串联 问题：器件电压分配不均匀。 静态不均压：串联器件流过的漏电流相同，但静态伏安特性的分散性，各器件分压不等； 动态不均压：器件动态参数和特性差异造成的不均压。 目的：晶闸管额定电压小于要求时，需串联。 * 晶闸管的串联 静态均压措施： 选用参数和特性尽量一致的器件； 电阻均压，电阻阻值比器件阻断时正、反向电阻小得多。 b) a) R C R C VT 1 VT 2 R P R P I O U U T1 I R U T2 VT 1 VT 2 动态均压措施： 选择动态参数和特性尽量一致的器件； 用RC并联支路作动态均压； 门极强脉冲触发可显著减小器件开通时间的差异。 * 晶闸管的并联 问题：电流分配不均匀。 ?均流措施： 挑选特性参数尽量一致的器件； 采用均流电抗器； 门极强脉冲触发； 需同时串和并晶闸管时，通常先串后并。 目的：多个器件并联承担较大电流。 * THE END * * * * * * 与普通的双极结型晶体管基本原理一样； 耐压高、电流大、开关特性好； 通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元 结构； 采用集成电路工艺将许多这种单元并联。 2.5.1 GTR的结构 * 2.5.2 GTR的工作特性 静态工作特性 共发射极接法输出特性：截止区、放大区和饱和区。 工作在开关状态。 开关过程中，要经过放大区。 截止区 放大区 饱和区 O I c i b3 i b2 i b1 i b1 i b2 i b3 U ce * 2.5.2 GTR的工作特性 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 动态工作特性 开通过程 延迟时间td和上升时间tr之和为开通时间ton。 上升时间主要由基区电荷储存时间造成，增大基极驱动电流幅值和di/dt，可加快开通过程。 * 动态工作特性 关断过程 储存时间ts和下降时间 tf之和为关断时 间toff 。 减