电力电子器件及应用.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 1.8.3 典型的P-MOSFET和IGBT驱动电路 P-MOSFET和IGBT均为场控器件，静态输入阻抗比较 高，两者的驱动电路许多可以互换。 一、光电隔离P-MOSFET和IGBT驱动电路 ■ * 1.8.3 典型的P-MOSFET和IGBT驱动电路 当输入信号ui 为0时，光电耦合器截止，高速运算放大器A输出低电平，三极管V3导通，驱动电路约输出-VCC驱动电压，使电力场效应管关断。当输入信号ui为正时，光耦导通，运放A输出高电平，三极管V2导通，驱动电路约输出+VCC电压，使电力场效应管开通。该电路也可应用于IGBT的驱动，只需要将图中的P-MOSFET替换成IGBT即可。 ■ * 1.8.3 典型的P-MOSFET和IGBT驱动电路 二、脉冲变压器隔离P-MOSFET和IGBT驱动电路 ■ * 1.8.3 典型的P-MOSFET和IGBT驱动电路 这是一种适合中小功率场合使用的磁耦合IGBT驱动电路，与光电隔离驱动电路类似，该电路也可用于P-MOSFET的驱动。图中脉冲变压器T起隔离作用，电容C起隔直作用，电阻R2对VT1、VT2起限流作用。当控制脉冲输入高电平时，VT1导通VT2关断，电容C充电极性为左正右负，同时脉冲变压器原边流过电流，副边感应产生正向电压使IGBT导通。当控制脉冲输入零电平时，VT2导通VT1关断，电容C放电，使变压器副边感应产生反向电压使IGBT关断。 ■ * 1.8.3 典型的P-MOSFET和IGBT驱动电路 三、集成化P-MOSFET和IGBT驱动电路 集成化P-MOSFET和IGBT驱动电路的种类比较多，常用的有美国国际整流器公司生产的IR系列，如IR2103、IR2110、IR2130、IR2237等；有日本三菱公司生产的M579系列，如M57918L、M57962L、M57959L等；以及日本富士公司的EXB系列，如EXB840、EXB841、EXB850、EXB851等，这些产品的应用可以参考相关的应用资料。 ■ * 1.8.4 电力电子器件的缓冲电路 一、缓冲电路的作用与基本类型 电力电子器件的缓冲电路（snubber circuit）又称吸收电路， 它是电力电子器件的一种重要的保护电路，不仅用于半控型器 件的保护，而且在全控型器件（如GTR、GTO、功率MOSFET 和IGBT等）的应用技术中起着重要的作用。 半控型器件和全控型器件的缓冲电路有所不同，对于工作频 率高的自关断器件，其主要作用是减少全控器件的开关损耗并 抑制电压尖峰。常见的缓冲电路可分为两大类，一种是能耗型 缓冲电路，其原理是把开关损耗从器件内部转移到缓冲电路中， 然后再消耗到缓冲电路的电阻上；另一种是反馈型缓冲电路，其 原理是把开关损耗从器件内部转移到缓冲电路中，由缓冲电路设 法再反馈到电源中去。 ■ * 1.8.4 电力电子器件的缓冲电路 无缓冲电路GTR开关过程波形 ■ * 1.8.4 电力电子器件的缓冲电路 二、缓冲电路的基本结构 1、RLCD电路 串联的LS用于抑制di/dt的过量，并联的CS通过快速二极管VDS 充电，吸收器件上出现的过电压能量，由于电容电压不会跃变， 限制了重加du/dt。当器件开通时CS上的能量经RS泄放。 2、RCD电路 对于工作频率较高、容量较小的装置，为了减少损耗，可将图 RLCD电路简化为RCD的形式。 ■ * 1.8.4 电力电子器件的缓冲电路 缓冲电路基本结构 ■ * 1.8.4 电力电子器件的缓冲电路 三、RCD缓冲电路的设计 （1）RS、CS充放电时间约束 假定功率管最小开通时间tonmin已知，则RS应使CS在最小导 通时间内放电至所充电电荷的5％ 以下，即要求 （2）RS耗散功率约束 假定功率管关断期间承受的最高电压为UCEmax（即CS的最高 电压）、功率管开关频率为f，由于电容上的能量全部消耗在RS 上，则RS耗散功率为 ■ * 1.8.4 电力电子器件的缓冲电路 （3）CS容量选择约束 假定功率管关断时间为tf（可通过查阅相关数据手册得到）、 集电极最大电流为ICmax，则电容在关断时间tf内的充电电压