电力电子器件与应用

步。

触发脉冲输出隔离和抗干扰 采用光电耦合器的光隔离或脉冲变压器的电磁隔离方法，常用的抗干扰措施为脉冲变压器采用静电屏蔽，串联二极管和并联电容等。

门极驱动电路的分类 无论那种类型的晶闸管脉冲触发电路，其大致结构形式基本是相同的，都包括同步、脉冲移相、脉冲形式与放大环节。有强触发和隔离等部分

门极驱动电路举例

①单结晶体管触发电路 单结晶体管触发电路采用同步振荡电路，解决与主电源的同步问题

单晶体管触发电路

数字触发电路 数字触发器通常是以单片机为核心构成 数字触发器由脉冲同步、脉冲移相和形成及输出等部分组成。

晶闸管的保护

过电压的产生及过电压保护

过电压的产生原因 外部过电压包括操作过电压和雷击过电压；内部过电压包括换相过电压和关断过电压。

过电压保护措施 过电压保护措施一般采用器件限压和RC阻容吸收等方法。 RC过电压抑制电路可以接于变压器两侧，或电力电子电路的直流侧。

过电流保护 采用快速熔断器、直流快速熔断器和过流继电器实现。 过流保护选择整定的动作顺序是：电子保护电路首先动作，直流快速断路器整定在电子保护电路动作之后，过流继电器整定在过载时动作，快速熔断器作为最后的短路保护。 采用快速熔断器过流保护是电力电子装置中最有效、最广泛的一种措施，而选用快熔时，应结合晶闸管和快熔的特性来结合考虑。

晶闸管的派生器件

快速晶闸管（FST） 快速晶闸管指那些关断时间短，开通响应速度快的晶闸管。

逆导晶闸管（RCT） 逆导晶闸管是将晶闸管反并联1个二极管集成在1个管芯上的集成器件。

（a）符号

（3）双向晶闸管（TRIAC）

（4）光控晶闸管（LTT） 光控晶闸管又称为光触发晶闸管，是采用一定波长的光信号触发其导通的器件。

门极可关断晶闸管（GTO） 门极可关断晶闸管是一种具有自关断能力和晶闸管特性的晶闸管

（三） 电力场效应晶体管

结构

电力场效应晶体管种类和结构有许多种，按导电沟道分为P沟道和N沟道，同时又有耗尽型很增强型之分。 电力场效应晶体管有3个端子：漏极D、源极S和栅极G。

静态特性

输出特性 是指漏极的伏安特性。

转移特性 表示漏极电流ID与栅源之间电压Ugs的转移特性关系曲线，转移特性可表示出器件的放大能力。 跨导定义为：gm=△IDM△Ugs

主要参数

漏极击穿电压Bud

Bud是不使器件击穿的极限参数，它大于漏极电压额定值。Bud随结温的升高而升高，这点正好与GTR和GTO相反。

漏极额定电压Ud 是器件的标称额定值。

漏极电流Id和Idm Id是漏极直流电流的额定参数；Idm 是漏极脉冲电流幅值

栅极开启电压Ut 又称阀值电压，是开通Power MOSFET的栅-源电压，它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。施加的栅源电压不能太大，否则将击穿器件。

跨导gm 是表征PowerMOSFET栅极控制能力的参数。

通过降低驱动电路的内阻Rs来加快开关速度

电力场效应晶体管是压控器件，在静态时几乎不输入电流。但在开关过程中，需要对输入电容进行充放电，故仍需要一定的驱动功率。

电力场效应管的驱动和保护

为提高其开关速度，要求驱动电路必须有足够高的输出电压、较高的电压上升率、较小的输出电阻。还需要一定的栅极驱动电流。

开通时，栅极电流可由下式计算：

（1）

关断时，栅极电流由下式计算：

（2）

式（1）是选取开通驱动元件主要依据，式（2）是选取关断驱动元件的主要依据。

电力场效应管的一种驱动电路

IR2130可以驱动电压不高于600V电路中的MOSFET，内含过电流、过电压和欠电压等保护，输出可以直接驱动6个MOSFET或IGBT。

TLP250内含一个光发射二极管和一个集成光探测器，具有输入、输出隔离，开关时间短，输入电流小、输出电流大等特点。适用于驱动MOSFET或IGBT。

（四） 绝缘栅双极型晶体管

IGBT的结构和基本原理

IGBT也是一种三端器件，它们分别是栅极G、集电极C和发射极E。

擎住效应

擎住效应 由于IGBT复合器件内有一个寄生晶闸管存在，当IGBT集电极电流Ic大到一定程度，可使寄生晶闸管导通，从而其栅极对器件失去控制作用，这就是所谓的擎住效应。

IGBT的驱动电路

驱动的基本要求

要有较陡的脉冲上升沿和下降沿

要有足够大的驱动功率

要有合适的正向驱动电压UGE

要有合适的反偏压 反偏压一般取为-2～-10V

驱动电路与控制电路之间最好进行电气隔离

驱动电路

适用于高频小功率场合的驱动电路

IGBT驱动电路实例一

适合于中大功率场合的驱动电路

IGBT驱动电路实例二

IGBT专用集成模块驱动电路

比较典型的有日本三菱公司的M57918L

电力电子器件的缓冲电路和串并联

缓冲电路

缓冲电路的主要作用可归纳如下：

抑制过渡过程中器件的电压和电流，将开关动作轨