第二章-电力电子器件第十次课5课件.ppt

1、2.7.2 缘栅双极型晶体管的特性缘栅双极型晶体管的特性与主要参数与主要参数 U UGEGEUUGE(TH)GE(TH)(开启电压开启电压,一般一般为为3 36V)6V)；其输出电流；其输出电流I Ic c与驱与驱动电压动电压U UGEGE基本呈线性关系；基本呈线性关系；图图2.7.2 IGBT的伏安特的伏安特 性和转移特性性和转移特性1、IGBT的伏安特性和转移特性的伏安特性和转移特性（2 2）IGBTIGBT的转移特性曲线（如图的转移特性曲线（如图b b）IGBTIGBT关断：关断：IGBTIGBT开通：开通：U UGEGEUUGE(TH)GE(TH)；2.7.2 缘栅双极型晶体管的特性缘

2、栅双极型晶体管的特性与主要参数与主要参数 2、IGBT的开关特性的开关特性（1）IGBT的开通过程：的开通过程：从正向阻断状态转换从正向阻断状态转换到正向导通的过程。到正向导通的过程。v开通延迟时间开通延迟时间td(on)：UGE从从10%UGEM到到IC 上升到上升到10%ICM所需时所需时间。间。v电流上升时间电流上升时间tr：IC从从10%ICM上升至上升至90%ICM所需时间。所需时间。v开通时间开通时间ton ton：ton=td(on)+tr图图2.7.3 IGBT的开关特性的开关特性 2.7.2 缘栅双极型晶体管的特性缘栅双极型晶体管的特性与主要参数与主要参数 2、IGBT的开关

3、特性的开关特性（2）IGBT的关断过程的关断过程v 关断延迟时间关断延迟时间td(off)：从从UGE后沿下降到其幅值后沿下降到其幅值90%的时刻的时刻起，到起，到ic下降至下降至90%ICM v 电流下降时间：电流下降时间：ic从从90%ICM下降至下降至10%ICM。v 关断时间关断时间toff：关断延迟时间关断延迟时间与电流下降之和。与电流下降之和。电流下降时间又可分为电流下降时间又可分为tfi1和和tfi2 tfi1IGBT内部的内部的MOSFET的关的关断过程，断过程，ic下降较快；下降较快；tfi2IGBT内部的内部的PNP晶体管的晶体管的关断过程，关断过程，ic下降较慢。下降较慢

4、。图图2.7.3 IGBT的开关特性的开关特性 2.7.2 缘栅双极型晶体管的特性缘栅双极型晶体管的特性与主要参数与主要参数 v（1 1）最大集射极间电压）最大集射极间电压U UCEMCEM：IGBTIGBT在关断状态时集电极和发射极之间能承受的在关断状态时集电极和发射极之间能承受的最高电压。最高电压。v（2 2）通态压降：）通态压降：是指是指IGBTIGBT在导通状态时集电极和发射极之间的管在导通状态时集电极和发射极之间的管压降。压降。v（3 3）集电极电流最大值）集电极电流最大值I ICMCM：IGBTIGBT的的 I IC C增大，可至器件发生擎住效应，此时为增大，可至器件发生擎住效应，

5、此时为防止防止 发生擎住效应，规定的集电极电流最大值发生擎住效应，规定的集电极电流最大值I ICMCM。v（4 4）最大集电极功耗）最大集电极功耗P PCMCM：正常工作温度下允许的最大功耗正常工作温度下允许的最大功耗 。l3、IGBT的主要参数的主要参数2.7.2 缘栅双极型晶体管的特缘栅双极型晶体管的特性与主要参数性与主要参数 3、IGBT的主要参数的主要参数v(5)(5)安全工作区安全工作区正偏安全工作区正偏安全工作区FBSOAFBSOA：IGBTIGBT在开通在开通时为正向偏置时的安全工作区，如图时为正向偏置时的安全工作区，如图2.7.5(a)2.7.5(a)所示。所示。反偏安全工作区

6、反偏安全工作区RBSOARBSOA：IGBTIGBT在关断在关断时为反向偏置时的安全工作区，如图时为反向偏置时的安全工作区，如图2.7.5(b)2.7.5(b)IGBTIGBT的导通时间越长，发热越严重，的导通时间越长，发热越严重，安全工作区越小。安全工作区越小。在使用中一般通过选择适当的在使用中一般通过选择适当的UCEUCE和和栅极驱动电阻控制栅极驱动电阻控制 ，避免，避免IGBTIGBT因因 过高而产生擎住效应。过高而产生擎住效应。l图图2.7.5 IGBT2.7.5 IGBT的的l 安全工作区安全工作区 dtdUCEdtdUCE2.7.2缘栅双极型晶体管的特性与主要参数缘栅双极型晶体管的

7、特性与主要参数 (6)输入阻抗：输入阻抗：IGBT的输入阻抗高，可达的输入阻抗高，可达1091011数量级，呈纯电容性，驱动功率小，数量级，呈纯电容性，驱动功率小，这些与这些与VDMOS相似。相似。(7)最高允许结温最高允许结温TjM：IGBT的最高允许结温的最高允许结温TjM为为150。VDMOS的通态压降随结温升高而的通态压降随结温升高而显著增加，而显著增加，而IGBT的通态压降在室温和最高结的通态压降在室温和最高结温之间变化很小，具有良好的温度特性。温之间变化很小，具有良好的温度特性。3、IGBT的主要参数的主要参数第二章、第二章、电力电子器件电力电子器件v 2.1、电力电子器件的基本模

8、型、电力电子器件的基本模型 v 2.2、电力二极管电力二极管 v 2.3、晶闸管晶闸管v 2.4、可关断晶闸管可关断晶闸管 v 2.5、电力晶体管电力晶体管 v 2.6、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管 v 2.7、绝缘栅双极型、绝缘栅双极型第二章、第二章、电力电子器件电力电子器件v 2.1、电力电子器件的基本模型、电力电子器件的基本模型 v 2.2、电力二极管电力二极管 v 2.3、晶闸管晶闸管v 2.4、可关断晶闸管可关断晶闸管 v 2.5、电力晶体管电力晶体管 v 2.6、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管 v 2.7、绝缘栅双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管 v 2.8、其它新型电力电

9、子器件、其它新型电力电子器件v 2.9、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护2.8、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件2.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 2.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 2.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 2.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 2.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 2.8.1 静电感应晶体管（静电感应晶体管（SIT）它是一种多子导电的单极型器件，具它是一种多子导电的单极型器件，具有输出功率大、输入阻抗高、开关特性有输出功率大、输入阻抗高、开关特性好、热稳定性好、抗辐射能力强等优点；好、热稳

10、定性好、抗辐射能力强等优点；广泛用于高频感应加热设备广泛用于高频感应加热设备(例如例如200kHz200kHz、200kW200kW的高频感应加热电源的高频感应加热电源)。并适用于高音质音频放大器、大功率中并适用于高音质音频放大器、大功率中频广播发射机、电视发射机、差转机微频广播发射机、电视发射机、差转机微波以及空间技术等领域。波以及空间技术等领域。2.8.1 2.8.1 静电感应晶体管（静电感应晶体管（SITSIT）1 1、SITSIT的工作原理的工作原理 1 1）结构：）结构：SITSIT为三层结构，其元胞为三层结构，其元胞结构图如图结构图如图2.8.1(a)2.8.1(a)所示，其三个所

11、示，其三个电极分别为栅极电极分别为栅极G G，漏极，漏极D D和源极和源极S S。其表示符号如图其表示符号如图2.8.1(b)2.8.1(b)所示。所示。2 2）分类：）分类：SITSIT分分N N沟道、沟道、P P沟道两种，沟道两种，箭头向外的为箭头向外的为NSITNSIT，箭头向内的，箭头向内的为为PSITPSIT。3 3）导通、关断：）导通、关断：SITSIT为常开器件，为常开器件，即栅源电压为零时，两栅极之间的即栅源电压为零时，两栅极之间的导电沟道使漏极导电沟道使漏极D-SD-S之间的导通。则之间的导通。则SITSIT导通；当加上负栅源电压导通；当加上负栅源电压U UGSGS时，时，栅

12、源间栅源间PNPN结产生耗尽层。随着负偏结产生耗尽层。随着负偏压压U UGSGS的增加，其耗尽层加宽，漏源的增加，其耗尽层加宽，漏源间导电沟道变窄。当间导电沟道变窄。当U UGSGS=U=UP P(夹断电夹断电压压)时，导电沟道被耗尽层所夹断，时，导电沟道被耗尽层所夹断，SITSIT关断关断。SIT的漏极电流的漏极电流ID不但受栅不但受栅极电压极电压UGS控制，同时还受漏极控制，同时还受漏极电压电压UDS控制。控制。l图图2.8.1 SIT2.8.1 SIT的结构及其符号的结构及其符号 2.8.1 2.8.1 静电感应晶体管（静电感应晶体管（SITSIT）2 2、SITSIT的特性的特性 静态

13、伏安特性曲线（静态伏安特性曲线（N N沟道沟道SITSIT）：）：当栅源电压当栅源电压U UGSGS一定时，随着漏源电一定时，随着漏源电压压UDSUDS的增加，漏极电流的增加，漏极电流I ID D也线性增也线性增加，其大小由加，其大小由SITSIT的通态电阻所决的通态电阻所决定定 ；SITSIT采用垂直导电结构采用垂直导电结构,其导电沟其导电沟道短而宽道短而宽,适应于高电压适应于高电压,大电流的大电流的场合；场合；SITSIT的漏极电流具有负温度系数的漏极电流具有负温度系数,可避免因温度升高而引起的恶性循可避免因温度升高而引起的恶性循环；环；图图2.8.2 N-SIT2.8.2 N-SIT静态

14、静态 伏安特性曲线伏安特性曲线SITSIT的漏极电流通路上不存在的漏极电流通路上不存在PNPN结结,一般不会发生热不稳定性和二次击一般不会发生热不稳定性和二次击穿现象穿现象,其安全工作区范围较宽；其安全工作区范围较宽；SITSIT是短沟道多子器件是短沟道多子器件,无电荷积无电荷积累效应累效应,它的开关速度相当快它的开关速度相当快,适应适应于高频场合；于高频场合；SITSIT的栅极驱动电路比较简单：的栅极驱动电路比较简单：关断关断SITSIT需加数十伏的负栅压需加数十伏的负栅压-U-UGSGS,使使SITSIT导通，也可以加导通，也可以加5 56V6V的正栅的正栅偏压偏压+U+UGSGS,以降低

15、器件的通态压降；以降低器件的通态压降；2.8.1 2.8.1 静电感应晶体管（静电感应晶体管（SITSIT）l2 2、SITSIT的特性的特性 图图2.8.3 SIT2.8.3 SIT的的 安全工作区安全工作区2.8、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件2.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 2.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 2.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 2.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 2.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路 2.8.2 静电感应晶闸管（静电感应晶闸管（SITH）它自它自1972年开始研制并生产年开始研制并生产；优点

16、：与优点：与GTO相比，相比，SITH的的通态电阻小、通态电阻小、通态压降低、开关速度快、损耗小、通态压降低、开关速度快、损耗小、及及 耐量高等；耐量高等；应用：应用在直流调速系统，高频加热电应用：应用在直流调速系统，高频加热电源和开关电源等领域；源和开关电源等领域；缺点：缺点：SITH制造工艺复杂，成本高；制造工艺复杂，成本高；dtdidtdu2.8.2 静电感应晶闸（静电感应晶闸（SITH）1 1、SITHSITH的工作原理的工作原理 1 1）结构：在）结构：在SITSIT的结构的基础上再增的结构的基础上再增加一个加一个P P+层即形成了层即形成了SITHSITH的元胞结构，的元胞结构，如

17、图如图2.8.4(a)2.8.4(a)。2 2）三极：阳极）三极：阳极A A、阴极、栅极、阴极、栅极G G，3 3）原理：）原理：栅极开路，在阳极和阴极之间加栅极开路，在阳极和阴极之间加正向电压，有电流流过正向电压，有电流流过SITHSITH；在栅极在栅极G G和阴极和阴极K K之间加负电压，之间加负电压，G-KG-K之间之间PNPN结反偏，在两个栅极区之结反偏，在两个栅极区之间的导电沟道中出现耗尽层，间的导电沟道中出现耗尽层，A-KA-K间间电流被夹断，电流被夹断，SITHSITH关断；关断；栅极所加的负偏压越高，可关断栅极所加的负偏压越高，可关断的阴极电流也越大。的阴极电流也越大。图图2.

18、8.4 SITH2.8.4 SITH元胞元胞 结构其及符号结构其及符号2.8.2 静电感应晶闸管（静电感应晶闸管（SITH）特性曲线的正向偏置部分与特性曲线的正向偏置部分与SIT相似。栅极负压相似。栅极负压-UGK可控制阳可控制阳极电流关断，已关断的极电流关断，已关断的SITH，A-K间只有很小的漏电流存在。间只有很小的漏电流存在。SITH 为场控少子器件，其动为场控少子器件，其动态特性比态特性比GTO优越。优越。SITH的电导调的电导调制作用使它比制作用使它比SIT的通态电阻小、的通态电阻小、压降低、电流大，但因器件内有大压降低、电流大，但因器件内有大量的存储电荷，量的存储电荷，所以它的关断

19、时间所以它的关断时间比比SIT要长、工作频率要低。要长、工作频率要低。图图2.8.5 SITH2.8.5 SITH的的 伏安特性曲线伏安特性曲线2 2、SITHSITH的特性：的特性：静态伏安特性曲线（图静态伏安特性曲线（图2.8.5）：2.8、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件2.8.1 静电感应晶体管静电感应晶体管 2.8.2 静电感应晶闸管静电感应晶闸管 2.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管 2.8.4 集成门极换流晶闸管集成门极换流晶闸管 2.8.5 功率模块与功率集成电路功率模块与功率集成电路2.8.3 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCT）MCTMCT自自2020世纪世纪

20、8080年代末问世，已生产出年代末问世，已生产出300A/2000V300A/2000V、1000A/1000V1000A/1000V的器件；的器件；结构：是晶闸管结构：是晶闸管SCR和场效应管和场效应管MOSFET复合而成的新型器件，其主导元件是复合而成的新型器件，其主导元件是SCR，控制元件是控制元件是MOSFET；特点：耐高电压、大电流、通态压降低、特点：耐高电压、大电流、通态压降低、输入阻抗高、驱动功率小、开关速度高；输入阻抗高、驱动功率小、开关速度高；2.8.3 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCT）1 1）结构：）结构：MCTMCT是在是在SCRSCR结构中集成一对结构中集成一对M

21、OSFETMOSFET构成的，通过构成的，通过MOSFETMOSFET来控制来控制SCRSCR的导的导通和关断。通和关断。使使MCTMCT导通的导通的MOSFETMOSFET称为称为ON-FETON-FET，使，使MCTMCT关断的关断的MOSFETMOSFET称为称为OFF-FETOFF-FET。MCTMCT的元胞有两种结构类型，一种的元胞有两种结构类型，一种为为N-MCTN-MCT，另一种为，另一种为P-MCTP-MCT。三个电极称为栅极三个电极称为栅极G G、阳极、阳极A A和阴极和阴极K K。图图2.8.62.8.6中中(a)(a)为为P-MCTP-MCT的典型结构，图的典型结构，图(

22、b)(b)为其等效电路，图为其等效电路，图(c)(c)是它的表示符是它的表示符号号(N-MCT(N-MCT的表示符号箭头反向的表示符号箭头反向)。对于对于N-MCTN-MCT管，要将图管，要将图2.8.62.8.6中各区的中各区的半导体材料用相反类型的半导体材料代半导体材料用相反类型的半导体材料代替，并将上方的阳极变为阴极，而下方替，并将上方的阳极变为阴极，而下方的阴极变为阳极。的阴极变为阳极。图图2.8.6 P-MCT的结构、的结构、等效电路和符号等效电路和符号1、MCT的工作原理的工作原理2.8.3 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCT）控制信号：用双栅极控制，栅极信号以阳控制信号：用双栅

23、极控制，栅极信号以阳极为基准；极为基准；导通：当栅极相对于阳极加负脉冲电压时，导通：当栅极相对于阳极加负脉冲电压时，ON-FETON-FET导通，其漏极电流使导通，其漏极电流使NPNNPN晶体管导晶体管导通。通。NPNNPN晶体管的导通又使晶体管的导通又使PNPPNP晶体管导通晶体管导通且形成正反馈触发过程，最后导致且形成正反馈触发过程，最后导致MCTMCT导导通；通；关断：当栅极相对于阳极施加正脉冲电压关断：当栅极相对于阳极施加正脉冲电压时，时，OFF-FETOFF-FET导通，导通，PNPPNP晶体管基极电流中晶体管基极电流中断断,PNP,PNP晶体管中电流的中断破坏了使晶体管中电流的中断

24、破坏了使MCTMCT导通的正反馈过程，于是导通的正反馈过程，于是MCTMCT被关断。被关断。其中：其中：1 1）导通的）导通的MCTMCT中晶闸管流过主电流，中晶闸管流过主电流，而触发通道只维持很小的触发电流。而触发通道只维持很小的触发电流。2 2）使）使P-MCTP-MCT触发导通的栅极相对阳极触发导通的栅极相对阳极的负脉冲幅度一般为的负脉冲幅度一般为-5-5-15V-15V，使其关断，使其关断的栅极相对于阳极的正脉冲电压幅度一般的栅极相对于阳极的正脉冲电压幅度一般为为+10V+10V。对于对于N-MCTN-MCT管管 ，其工作原理刚好相反。，其工作原理刚好相反。图图2.8.6 P-MCT的

25、结构、的结构、等效电路和符号等效电路和符号2 2）工作原理（）工作原理（P-MCTP-MCT）2.8.3 MOS控制晶闸管控制晶闸管（MCT）(1)阻断电压高阻断电压高(达达3000V)、峰值电流大、峰值电流大(达达1000A)、最大可关断电流密度为最大可关断电流密度为6000Acm2;(2)通态压降小通态压降小(为为IGBT的的13，约，约2.1V);(3)开关速度快、损耗小，工作频率可达开关速度快、损耗小，工作频率可达20kHz;(4)极高的极高的dudt和和didt耐量耐量(du/dt耐量达耐量达20kV/s，di/dt耐量达耐量达2kA/s);(5)工作允许温度高工作允许温度高(达达2

26、00以上以上);(6)驱动电路简单驱动电路简单;l2 2、MCTMCT的特性的特性（兼有（兼有MOS器件和双极型器件的优点）器件和双极型器件的优点）2.8.3 MOS控制晶闸管（控制晶闸管（MCT）(7)(7)安全工作区：安全工作区：MCTMCT无正偏无正偏安全工作区，只有反偏安全工安全工作区，只有反偏安全工作区作区RBSOARBSOA；RBSOA与结温有关，反映与结温有关，反映MCT关断时电压和电流的极限关断时电压和电流的极限容量。容量。（8 8）保护装置：）保护装置：MCT可用简可用简单的熔断器进行短路保护。因单的熔断器进行短路保护。因为当工作电压超出为当工作电压超出RBSOA时器时器件会

27、失效，但当峰值可控电流件会失效，但当峰值可控电流超出超出RBSOA时，时，MCT不会像不会像GTO那样损坏，只是不能用栅那样损坏，只是不能用栅极信号关断。极信号关断。图图2.8.7 MCT2.8.7 MCT的的RBSOARBSOA2 2、MCTMCT的特性的特性第二章、第二章、电力电子器件电力电子器件v 2.1、电力电子器件的基本模型、电力电子器件的基本模型 v 2.2、电力二极管电力二极管 v 2.3、晶闸管晶闸管v 2.4、可关断晶闸管可关断晶闸管 v 2.5、电力晶体管电力晶体管 v 2.6、电力场效应晶体管、电力场效应晶体管 v 2.7、绝缘栅双极型晶体管、绝缘栅双极型晶体管 v 2.

28、8、其它新型电力电子器件、其它新型电力电子器件v 2.9、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护 2.9 电力电子器件的驱动与保护电力电子器件的驱动与保护电力电子电路的驱动、保护与控制包括如下内容：电力电子电路的驱动、保护与控制包括如下内容：（1）电力电子开关管的驱动：驱动器接收控制系统输出）电力电子开关管的驱动：驱动器接收控制系统输出的控制信号，经处理后发出驱动信号给开关管，控制开关的控制信号，经处理后发出驱动信号给开关管，控制开关器件的通、断状态。器件的通、断状态。（2）过流、过压保护：包括器件保护和系统保护两个方）过流、过压保护：包括器件保护和系统保护两个方面。检测开关器件的

29、电流、电压，保护主电路中的开关器面。检测开关器件的电流、电压，保护主电路中的开关器件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、件，防止过流、过压损坏开关器件。检测系统电源输入、输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩输出以及负载的电流、电压，实时保护系统，防止系统崩溃而造成事故。溃而造成事故。（3）缓冲器：在开通和关断过程中防止开关管过压和过）缓冲器：在开通和关断过程中防止开关管过压和过 流，减小流，减小 、减小开关损耗。减小开关损耗。dtdudtdi（4）滤波器：在输出直流的电力电子系统中输出滤波器）滤波器：在输出直流的电力电子系统中输出滤波器用来滤除输出电压或电流中的交流分

30、量以获得平稳的直用来滤除输出电压或电流中的交流分量以获得平稳的直流电能；在输出交流的电力电子系统中滤波器滤除无用流电能；在输出交流的电力电子系统中滤波器滤除无用的谐波以获得期望的交流电能，提高由电源所获取的以的谐波以获得期望的交流电能，提高由电源所获取的以及输出至负载的电力质量。及输出至负载的电力质量。（5）散热系统：散发开关器件和其他部件的功耗发热，）散热系统：散发开关器件和其他部件的功耗发热，减小开关器件的热心力，降低开关器件的结温。减小开关器件的热心力，降低开关器件的结温。（6）控制系统：实现电力电子电路的实时、适式控制，）控制系统：实现电力电子电路的实时、适式控制，综合给定和反馈信号，

31、经处理后为开关器件提供开通、综合给定和反馈信号，经处理后为开关器件提供开通、关断信号，开机、停机信号和保护信号。关断信号，开机、停机信号和保护信号。2.9、电力电子器件的驱动与保护、电力电子器件的驱动与保护v 2.9.1 驱动电路驱动电路v 2.9.2 保护电路保护电路 v 2.9.3 缓冲电路缓冲电路 v 2.9.4 散热系统散热系统 2.9.1 驱驱 动动 电电 路路 将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，将信息电子电路传来的信号按控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。使其开通或关断的信号。对半

32、控型器件只需提供开通控制信号。对半控型器件只需提供开通控制信号。对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提对全控型器件则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号。供关断控制信号。在高压变换电路中，需要时控制系统和主电路之在高压变换电路中，需要时控制系统和主电路之间进行电气隔离，这可以通过脉冲变压器或光耦来间进行电气隔离，这可以通过脉冲变压器或光耦来实现。实现。驱动电路的基本任务：驱动电路的基本任务：2.9.1 驱动电路驱动电路作用：产生符合要求的门极作用：产生符合要求的门极触发脉冲，决定每个晶闸管触发脉冲，决定每个晶闸管的触发导通时刻。的触发导通时刻。图图2.9.12.9.1为基于脉冲变压器

33、为基于脉冲变压器PTPT和三极管放大器的驱动电和三极管放大器的驱动电路。路。工作原理：工作原理：当控制系统发出当控制系统发出的高电平驱动信号加至三极的高电平驱动信号加至三极管放大器后，变压器管放大器后，变压器PTPT输出输出电压经电压经D D2 2输出脉冲电流触发输出脉冲电流触发SCRSCR导通。当控制系统发出的导通。当控制系统发出的驱动信号为零后，驱动信号为零后，D D1 1、D DZ Z续流，续流，PTPT的原边电压速降为零，防的原边电压速降为零，防止变压器饱和。止变压器饱和。图图2.9.1 带隔离变压器的带隔离变压器的SCR驱动电路驱动电路2.9.1 驱动电路驱动电路图图2.9.22.9

34、.2光耦隔离的光耦隔离的SCRSCR驱动电路。驱动电路。工作原理：工作原理：当控制系统当控制系统发出驱动信号致光耦输入发出驱动信号致光耦输入端时，光耦输出电路中端时，光耦输出电路中R R上的电压产生脉冲电流触上的电压产生脉冲电流触发发SCRSCR导通。导通。图图2.9.2 光耦隔离的光耦隔离的SCR驱动电路驱动电路开通：在门极加正驱动电流。开通：在门极加正驱动电流。2GTO的驱动电路的驱动电路lGTO的几种基本驱动电路：的几种基本驱动电路：l关断：在门极加很大的负电流关断：在门极加很大的负电流2.9.1驱动电路驱动电路1）图）图2.9.3(a)晶体管导通、关断过晶体管导通、关断过程：程：电源经

35、使电源经使GTO触发导通，电容触发导通，电容充电，充电，电压极性如图示。当关断电压极性如图示。当关断时，电容放电，反向电流使时，电容放电，反向电流使GTO关关断。断。起开通限流作用，在起开通限流作用，在SCR阳极阳极电流下降期间释放出储能，补偿电流下降期间释放出储能，补偿GTO的门极关断电流，提高了关断能力。的门极关断电流，提高了关断能力。该电路虽然简单可靠，但因无独立该电路虽然简单可靠，但因无独立的关断电源，的关断电源，其关断能力有限且不易其关断能力有限且不易控制。另一方面，电容上必须有一控制。另一方面，电容上必须有一定的能量才能使定的能量才能使GTO关断，故触发关断，故触发的脉冲必须有一定

36、的宽度。的脉冲必须有一定的宽度。图2.9.3(a)2.GTO的几种基本驱动电路：（续）的几种基本驱动电路：（续）2.9.1 驱动电路驱动电路导通和关断过程：图导通和关断过程：图2.9.3(b)导通：导通：1、2导通时导通时GTO被触发；被触发；关断：关断：1、2关断和关断和SCR、SCR 导通时导通时GTO门极与阴极间流过门极与阴极间流过 负电流而被关断；负电流而被关断；l图图2.9.3(b)2.GTO的几种基本驱动电路：（续）的几种基本驱动电路：（续）l 由于由于GTO的开通和关断均依赖于的开通和关断均依赖于一个独立的电源，故其关断能力强且一个独立的电源，故其关断能力强且l可控制，其触发脉冲

37、可采用窄脉冲；可控制，其触发脉冲可采用窄脉冲；2.9.1驱动电路驱动电路 图图2.9.3(c)中，导通和关断用两中，导通和关断用两个独立的电源，开关元件少，电个独立的电源，开关元件少，电路简单。路简单。图图2.9.3(d)，对于，对于300A以以上的上的GTO，用此驱动电路，用此驱动电路可以满足要求。可以满足要求。2.9.1 驱动电路驱动电路1)作用作用:将控制电路输出的控制信号放大到将控制电路输出的控制信号放大到足以保证足以保证GTR可靠导通和关断的程度。可靠导通和关断的程度。2)功能功能:提供合适的正反向基流以保证提供合适的正反向基流以保证GTR可靠导通与关断可靠导通与关断(期望的基极驱动

38、电流期望的基极驱动电流波形如图波形如图2.9.4 所示所示)。实现主电路与控制电路的隔离。实现主电路与控制电路的隔离。具有自动保护功能，以便在故障发具有自动保护功能，以便在故障发生时快速自动切除驱动信号，避免损生时快速自动切除驱动信号，避免损坏坏GTR。电路尽可能简单、工作稳定可靠、电路尽可能简单、工作稳定可靠、抗干扰能力强。抗干扰能力强。图图2.9.4 理想的基极理想的基极驱动电流波形驱动电流波形 3GTR的驱动电路的驱动电路 3GTR的参考驱动电路（续）的参考驱动电路（续）图图2.9.5 双电源驱动电路双电源驱动电路 图图2.9.7UAA4002组成组成 的的GTR驱动电路驱动电路 精品课件！精品课件！2.9.1 驱动电路驱动电路 由于由于IGBT的输入特性几乎和的输入特性几乎和VDMOS相同相同(阻抗高，呈阻抗高，呈容性容性)所以，要求的驱动功率小，电路简单，用于所以，要求的驱动功率小，电路简单，用于IGBT的的驱动电路同样可以用于驱动电路同样可以用于VDMOS。图图2.9.8 采用脉冲变压器采用脉冲变压器 隔离的栅极驱动电路隔离的栅极驱动电路 图图2.9.9 推挽输出的推挽输出的 栅极驱动电路栅极驱动电路 l4MOSFET和和IGBT的驱动电路的驱动电路