[信息與通信]第9章電力電子器件應(yīng)用的共性問(wèn)題-wenkub
2023-03-01 17:36:28 本頁(yè)面
【正文】 定的負(fù)基極電流有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗，關(guān)斷后同樣應(yīng)在基射極之間施加一定幅值（ 6V左右）的負(fù)偏壓。 7/75 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 圖 95 典型的直接耦合式 GTO驅(qū)動(dòng)電路 ? 直接耦合式驅(qū)動(dòng)電路 √可避免電路內(nèi)部的相互干擾和寄生振蕩，可得到較陡的脈沖前沿；缺點(diǎn)是功耗大，效率較低。 6/75 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 O t t O u G i G 圖 94 推薦的 GTO門(mén)極電壓電流波形 ■ 電流驅(qū)動(dòng)型器件的驅(qū)動(dòng)電路 ◆ GTO和 GTR是電流驅(qū)動(dòng)型器件。 ◆ 晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路常稱(chēng)為觸發(fā)電路。 ◆ 光隔離一般采用光耦合器 ? 光耦合器由發(fā)光二極管和光敏晶體管組成，封裝在一個(gè)外殼內(nèi)。 ◆ 一些保護(hù)措施也往往設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路中，或通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)。第 9章 電力電子器件應(yīng)用的共性問(wèn)題 電力電子器件的驅(qū)動(dòng) 電力電子器件的保護(hù) 電力電子器件的串聯(lián)使用和并聯(lián)使用 2/75 電力電子器件的驅(qū)動(dòng) 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 典型全控型器件的驅(qū)動(dòng)電路 IGBT器件的驅(qū)動(dòng)電路 3/75 電力電子器件驅(qū)動(dòng)電路概述 ■ 驅(qū)動(dòng)電路 ◆ 是電力電子主電路與控制電路之間的 接口 。 ■ 驅(qū)動(dòng)電路的基本任務(wù) ◆ 按控制目標(biāo)的要求給器件施加 開(kāi)通 或 關(guān)斷 的信號(hào)。 ? 有 普通 、 高速 和 高傳輸比 三種類(lèi)型。 ■ 驅(qū)動(dòng)電路具體形式可為 分立元件 的，但目前的趨勢(shì)是采用專(zhuān)用 集成驅(qū)動(dòng)電路 。 ◆ GTO ? 開(kāi)通控制與普通晶閘管相似，但對(duì)觸發(fā)脈沖前沿的幅值和陡度要求高，且一般需在整個(gè)導(dǎo)通期間施加正門(mén)極電流，使 GTO關(guān)斷需施加負(fù)門(mén)極電流，對(duì)其幅值和陡度的要求更高。 √電路的電源由高頻電源經(jīng)二極管整流后提供， VD1和 C1提供+5V電壓， VD VD C C3構(gòu)成 倍壓整流電路 提供 +15V電壓， VD4和 C4提供 15V電壓。 ? GTR的一種驅(qū)動(dòng)電路 √包括 電氣隔離 和 晶體管放大電路 兩部分。 ◆ 為快速建立驅(qū)動(dòng)電壓，要求驅(qū)動(dòng)電路具有較小的輸出電阻。 ◆ 電力 MOSFET ? 包括 電氣隔離 和 晶體管放大電路 兩部分；當(dāng)無(wú)輸入信號(hào)時(shí) 高速放大器 A輸出負(fù)電平， V3導(dǎo)通輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓，當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí) A輸出正電平， V2導(dǎo)通輸出正驅(qū)動(dòng)電壓。（ 12V~15V） 12/75 2．負(fù)偏壓－ VGS的影響： 門(mén)極負(fù)偏壓可以減小漏極浪涌電流，避免發(fā)生鎖定效應(yīng)，但對(duì)關(guān)斷特性影響不大。 14/75 4． IGBT驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)要求： (1)由于是容性輸入阻抗，因此 IGBT對(duì)門(mén)極電荷集聚很敏感，驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路。 (4)IGBT多用于高壓場(chǎng)合，故驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)與整個(gè)控制電路在電位上嚴(yán)格隔離。 注意： 1． IGBT驅(qū)動(dòng)電路采用正負(fù)電壓雙電源工作方式。 16/75 17/75 18/75 三、常用 PWM控制芯片： TL494， SG3524， SG1525， MC3520， MC34060， VC1840， SL64等。 具有過(guò)流緩關(guān)斷功能。 22/75 M57962L型 IGBT驅(qū)動(dòng)器的原理和接線(xiàn)圖 三菱驅(qū)動(dòng)模塊 M57962L 23/75 與 EXB841相比， M57962AL需要雙電源(+15V，一 1OV)供電，外周電路復(fù)雜。因此， GH039驅(qū)動(dòng)模塊也是有缺陷的。 IGBT器件的保護(hù) 29/75 IGBT的保護(hù)要從以下 4個(gè)方面著手： 集電極發(fā)射極間過(guò)電壓保護(hù)； 柵極過(guò)電壓保護(hù)； 過(guò)流保護(hù)； 過(guò)熱保護(hù)。進(jìn)而切斷門(mén)極控制信號(hào)。 33/75 34/75 采用電流互感器和霍爾元件進(jìn)行過(guò)流檢測(cè)及過(guò)流保護(hù)： 35/75 短路（過(guò)流）保護(hù) （ 1）短路模式 單臂短路 接地短路 輸出短路 橋臂直通短路 36/75 （ 2）電流檢測(cè)法保護(hù) 37/75 （ 3） Vce（ sat）檢測(cè)法保護(hù) 38/75 降額應(yīng)用 39/75 散熱考慮 功率模塊內(nèi)部熱阻分布 1200V (Al2O3） IGBT模塊內(nèi)部熱阻分布比例 40/75 安裝加工 （ 1） 預(yù)防 ESD損傷 IGBT的柵氧 厚度比功率 MOSFET要厚，這使 得它對(duì)靜電不如后者敏感。 42/75 （ 3）均勻涂抹滿(mǎn)足厚度要求的導(dǎo)熱硅脂 硅脂厚度通常要求： 有銅底板模塊 ＝ 100um； 無(wú)銅底板模塊 ＝ 50um； Heatsink 20 25 30 181。 51/75 SiC材料器件目前狀態(tài)及趨勢(shì)： ? 生長(zhǎng)過(guò)程緩慢（數(shù) um/h），且位錯(cuò)、堆垛層錯(cuò)等缺陷密度較大，影響實(shí)用穩(wěn)定性，目前主要用于制造二極管； ? 目前價(jià)格昂貴。 ? 復(fù)合緩沖電路：關(guān)斷緩沖電路和開(kāi)通緩沖電路結(jié)合在一起。 三、緩沖電路 53/75 b) t u CE i C O d i d t 抑制電路時(shí) 無(wú) d i d t 抑制電路時(shí) 有 有緩沖電路時(shí) 無(wú)緩沖電路時(shí) u CE i C 圖 914 di/dt抑制電路和充放電型 RCD緩沖電路及波形 a) 電路 b) 波形 ■ 緩沖電路
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