电力晶体管的驱动电路和缓冲电路

接线图 2023年07月21日 22:53 204 admin

    GTR的驱动电路的重要性
    驱动电路性能不好，轻则使GTR不能正常工作，重则导致GTR损坏。其特性是决定电流上升率和动态饱和压降大小的重要因素之一。增加基极驱动电流使电流上升率增大，使GTR饱和压降降低，从而减小开通损耗。过大的驱动电流，使GTR饱和过深，退出饱和时间越长，对开关过程和减小关断损耗越不利。驱动电路是否具有快速保护功能，是决定GTR在过电压或过电流后是否损坏的关键因素之一。
    双极型功率晶体管的缓冲电路
    GTR的缓冲器常采用阻容二极管RCD的吸收网络

电力晶体管的驱动电路和缓冲电路第1张
此处电阻R应选用电感量较小的电阻，电容C应选用低串联电阻、电感小且频率特性好的电容。双极型功率晶体管的缓冲电路，未加缓冲电路时，在开通和关断过程中的某一时刻，会出现集电极电压uC和集电极电流iC同时达到最大值的情况。这时瞬时开关损耗也最大。
采用开通和关断缓冲电路，其负载线轨迹如图 (c)的实线所示。

电力晶体管的驱动电路和缓冲电路第2张
    缓冲电路所以能够减小开关器件的开关损耗，是因为把开关损耗由器件本身转移至缓冲电路内，根据这些被转移的能量如何处理，引出了两类缓冲电路：
    一类是耗能式缓冲电路，即转移至缓冲器的开关损耗能量消耗在电阻上，这种电路简单，但效率低；
    另一类是馈能式缓冲电路，即将转移至缓冲器的开关损耗能量以适当的方式再提供给负载或回馈给供电电源，这种电路效率高但电路复杂。
    GTR的保护电路
    (1) 过电流、短路保护
    由于GTR存在二次击穿等问题，由于二次击穿很快，远远小于快速熔断器的熔断时间，因此诸如快速熔断器之类的过电流保护方法对GTR类电力电子设备来说是无用的。
    GTR的过电流保护要依赖于驱动和特殊的保护电路。
    ① 电压状态识别保护
    当GTR处于过载或短路故障状态时,随着集电极电流的急剧增加,其基射极电压和集射极电压均发生相应变化,可利用这一特点对GTR进行过载和短路保护。

电力晶体管的驱动电路和缓冲电路第3张
    ② 桥臂互锁保护
    逆变器运行时，可能发生桥臂短路故障，造成器件损坏。只有确认同一桥臂的一个GTR关断后，另一个GTR才能导通。这样能防止两管同时导通，避免桥臂短路。
    GTR的热容量极小，过电流能力很低，要求故障检测、信号传送及保护动作能瞬间完成，要在微秒级的时间内将电流限制在过载能力的限度以内。
    (2) 欠饱和过饱和保护
    GTR的二次击穿多由于GTR工作于过饱和状态引起的，而过基极驱动引起的过饱和又使GTR的存储时间不必要地加长，直接影响着GTR的开关频率，所以GTR的过饱和及欠饱和保护对它的安全可靠工作有着极其重要的作用。通常欠饱和保护可根据被驱动GTR的基射极电压降的高低来自动调节基极驱动电流的大小，构成准饱和基极驱动器来完成。