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    北京pk10是国家彩票吗 大功率晶体管驱动电路的设计及其应用

    北京pk10流水高的平台:大功率晶体管驱动电路的设计及其应用.doc

    大功率晶体管驱动电路的设计及其应用

    教育文库
    2018-11-18 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

    北京pk10是国家彩票吗 www.qdpo.net 简介:本文档为《大功率晶体管驱动电路的设计及其应用doc》,可适用于求职/职场领域

    摘要:介绍了大功率晶体管(GTR)基极驱动电路的设计分析了基极驱动电路的要求及其设计方法并给出一种实用的驱动电路。关键词:大功率晶体管基极驱动电路分析设计 ?引言???作为逆变电路中的核心部件大功率开关器件一般分为三大类型即双极型、单极型和混合型。双极型GTO、GTR、SITH等单极型有功率MOSFET、SIT等混合型有IGBT、MGT(MOS门极晶体管)等。这些大功率器件的运行状态及安全性直接决定了变频器和逆变器性能的优劣而性能良好的驱动电路又是开关器件安全可靠运行的重要保障。本文重点介绍GTR的基极驱动电路。???大功率晶体管(GiantTransistorGTR)也称巨型晶体管是三层结构的双极全控型大功率高反压晶体管它具有自关断能力控制十分方便并有饱和压降低和比较宽的安全工作区等优点在许多电力变流装置中得到了应用。???在电力电子装置中GTR主要工作在开关状态。GTR是一种电流控制型器件即在其基极注入电流IB后集电极便能得到放大了的电流IC电流放大倍数由hFE来评价。对于工作在开关状态的GTR关键的技术参数是反向耐压VCE和正向导通电流IC。由于GTR不是理想的开关当饱和导通时有管压降VCES关断时有漏电流ICEO加之开关转换过程中具有开通时间ton。(含延迟时间td和上升时间tr)关断时间toff(含存贮时间ts和下降时间tf)因此使用GTR时对其集电极功耗PC与结温Tjm也应给予足够的重视。?基极驱动电路设计原则???GTR基极驱动电路和性能直接影响着GTR的工作状况因此在设计基极驱动电路时应考虑以下两点:最优化驱动方式和自动快速?;?。???所谓最优化驱动就是以理想的基极驱动电流波形去控制GTR的开关过程以便提高开关速度减小开关损耗。理想的基极驱动电流波形如图所示。由图可以看出为加快开通时间和降低开通损耗正向基极电流在开通初期不但要求有陡峭的前沿而且要求有一定时间的过驱动电流IB。导通阶段的基极驱动电流IB应使GTR恰好维持在准饱和状态以便缩短存储时间ts。一般情况下过驱动电流IB的数值选为准饱和基极驱动电流值IB的倍左右过驱动电流波形前沿应控制在μs以内其宽度控制在μs左右。关断GTR时反向基极驱动电流IB应大一些以便加快基区中载流子的抽走速度缩短关断时间减小关断损耗实际应用中常选IB=IB或更大一些。这种基极驱动波形一般由加速电路和贝克箝位电路来实现。图?理想的基极驱动电流波形 ???另外GTR的驱动电路还应有自?;すδ芤员阍诠收献刺履芸焖僮远谐藕乓员苊釭TR的损坏。?;さ缏返睦嘈陀卸嘀指萜骷暗缏返牟煌罂山惺实钡难≡?。为了提高开关速度可采用抗饱和?;さ缏芬Vた氐缏纷陨砉牡涂刹捎猛吮ズ捅;さ缏芬乐够非贾缕骷刈刺刹捎玫缭吹缪辜嗫乇;?。此外还有脉冲宽度限制电路以及防止GTR损坏的过压、过流、过热等?;さ缏?。???基极驱动电路构成形式很多归结起来有三个明显的趋势:???)为了提高工作速度都以抗饱和贝克箝位电路作为基本电路???)不断完善和扩大自动?;すδ???)在开通和关断速度方面不断加以改进和完善。?基极驱动电路一例?电路组成与功能???下面介绍一种实用高效自?;せ缏匪坏芪諫TR工作在准饱和状态而且可以对GTR的过载提供快速可靠的?;し乐笹TR进入放大区。另外可以改善GTR的开关特性缩短开关时间降低驱动功率提高驱动效率具体电路如图所示。它主要由信号隔离电路退饱和检测电路控制信号综合电路和具有反偏压的自适应输出电路组成。信号隔离电路由光电耦合器BD构成实现逻辑控制电路与驱动电路之间的电气隔离退饱和检测电路由二极管D和电压比较器A组成。当GTR的集射极电压VCE高于某一规定值时电压比较器A输出过载?;ば藕???刂菩藕诺淖酆系缏酚扇躒构成。其功能是将正常的开关驱动信号与退饱和禁止信号叠加处理后送至输出级。具有反偏压的自适应输出驱动级由三级管V、V二极管D、D、D电容器C等元器件组成它的功能是提高开关速度和产生反偏压驱动波形。图?基极驱动电路??驱动电路的工作原理???当输入信号Vin为高电平时光耦截止B点近似等于电源电压A点为R与R的分压电平则VB>VA电压比较器输出端C为低电平三极管V截止V导通V、V截止从而GTR截止。???当输入信号Vin由高电平变为低电平时光耦输出由截止变为导通。C经R、D进行充电利用电容二端的电压不能突变的特点V的基极电位也变为零V截止V、V导通经过加速网络C、R使GTR迅速饱和导通当GTR导通后它的VCE随之下降D导通使B点的电位箝位于VB=VCE<VA电压比较器A输出端C变为高电平使V导通V的基极电位维持在地电位上维持V截止V、V导通。同时V的导通给C提供了放电回路使电容C的两端电压下降为零为下次工作做准备。???当Vin由低电平变为高电平时光耦输出级由导通变为截止使D导通D截止重新使VB>VAC点输出低电平V截止V导通由C、V、D、D等组成的反偏电路使GTR迅速关断D同时截止。下一周期将重复上述工作过程。???带有反偏驱动电路的工作原理如下:当V导通时GTR也导通。通过加速电容C的比较大的充电电流向GTR基极提供过驱动电流最大电流仅受R阻值限制。充电结束后进入导通阶段GTR的基极电流由R、R和D共同决定此时C充有左正右负的电压。当V关断V导通时电容C经V的CE结→D→D→C放电。GTR的反偏电压等于D的导通压降约为V左右使GTR迅速截止。??;さ缏饭ぷ髟???在正常工作过程中由于D导通使VB=VCE若GTR发生过载或其它原因退出饱和状态使VCE上升到VB=VCE?驱动电路的器件要求???首先对光电耦合器的要求是高速型光耦。这是因为对于桥式逆变电路同一桥臂的上下两个互补的控制信号之间应当设置死区时间tΔ(~μs之间)因普通光耦开关时间较长一般在(~μs)之间而后级驱动的延迟时间长达μs左右而且可能出现开通与关断时间不等的现象使正常的死区时间得不到保证。为了能安全可靠地工作必须选用高速型光耦并把后级驱动总延迟严格限制在μs以内。例如图中选用高速型光耦N就能满足系统的要求。???其次对光耦的要求是具有较强的抗干扰能力。这是因为在GTR的开关转换过程中P点的电位是发生跳变的(图)。如GTR导通或D续流时P点与M点等电位而GTR导通或D续流时P点又与N点等电位。P点电位的跳变速度由二极管反向恢复时间决定。对于中小功率三相异步电机变频器P点的dvdt将达到每秒数千伏。若光耦抗干扰能力不强。P点电位的跳变将会通过光耦内部寄生电容耦合在驱动电路中形成干扰脉冲致使GTR发生误动作而不能正常工作。图?GTR主电路与驱动电路的连接关系?结语???驱动电路是GTR安全工作的基础精心设计驱动电路精心选择驱动电路元器件和参数是保证整机可靠运行的一个重要环节。近年已广泛采用这类专用??榍缏罚ㄈ鏤AA)使GTR的工作更加安全可靠。实践证明本文设计的这套带反偏压自适应驱动电路结构简单性能可靠能满足采用GTR逆变器的一般驱动要求。

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