【正文】 RC關斷緩沖電路 在晶閘管的陽極和陰極并聯(lián) RC緩沖電路 ， 用來防止 晶閘管兩端過大的 du/dt造成晶閘管的誤觸發(fā) ， 其中 電阻 RS能減小晶閘管開通時電容 CS的放電電流 。 (2) RCD關斷緩沖電路 ? CS將吸收電路中產(chǎn)生的過電壓 。 ? 開關管導通 ， 電容 CS有很大的放電電流流過開關管 ，在電容器上串聯(lián)一個吸收電阻 RS限制放電電流 。 ? 在吸收電阻 RS的兩端又并聯(lián)了二極管 VDS， 這樣在吸收過電壓時不經(jīng)過 RS， 以加快對過電壓的吸收 ， 而電容 CS只能通過電阻 RS放電 ， 這樣就可以衰減放電電流以保護開關管 。 晶閘管 RC緩沖電路 RCD關斷緩沖電路 (3) 母線吸收式緩沖電路 ? RCD組成的關斷緩沖電路雖具有較明顯的抑制 du/dt的作用 ， 但電阻 R的功耗很大 ， 既造成散熱困難 ， 又影響了系統(tǒng)的效率 。 數(shù)個開關管共用一個母線吸收式緩沖電路的方案既具有抑制 du/dt的作用 ， 又可大大降低電阻 R的功耗 ， 其緩沖電路如圖所示 。 (4) 開通緩沖電路 ? 開關管開通時穩(wěn)態(tài)電流值越大 ， 開通時間越短 ， 則 di/dt越大 。 母線吸收式緩沖電路 ? 為了限制 di/dt的大小 ， 常采用串聯(lián)電感的方法 ，開通緩沖電路由電感 LS和二極管 VDS組成 ， 與開關管串聯(lián) ， 在開關管開通過程中 ， 電感 LS限制電流的上升率 di/dt；當開關管關斷時 ， 儲存在電感LS中的能量通過二極管 VDS的續(xù)流作用而消耗在VDS和電感本身的電阻上 。 (5) 復合緩沖電路 ? 當開關管開通時 ， LS限制電流上升率 di/dt， 而緩沖電容中的能量經(jīng) CS、 RS和 LS回路放電 ， 也減少了開關管承受的電流上升率 di/dt。 當開關管關斷時 ， 由于 CS、 VDS限制了開關管兩端的電壓上升率 du/dt。 開通緩沖電路 復合緩沖電路 2. 饋能式緩沖電路 ? 將儲能元件中的儲能通過適當?shù)姆绞交仞伣o負載或電源 ， 可以提高裝置的效率 。 在饋能過程中 ， 由于采用的元件不同 ， 又可分為無源和有源兩種方式 。 ? 無源饋能式 能量的回饋主要由 C0和 VDC來實現(xiàn) ，C0稱為轉(zhuǎn)移電容 ， VDC稱為回饋二極管 。 在開關管關斷時 ， 緩沖電容器 CS充電至電源電壓 VCC，在開關管下一次開通時 ， 負載電流從續(xù)流二極管 VDf轉(zhuǎn)移至開關管；同時電容 CS上的電壓轉(zhuǎn)移至電容 C0上 。 當開關管再次關斷時 ， 電容 CS再次充電 ， 而電容 C0向負載放電 ， 能量得到回饋 。 饋能式復合緩沖電路 緩沖電路元件的選擇 ? 增加緩沖電容 CS， 可以有效的抑制過電壓 ， 但抑制過電壓 ， 不宜采用過分增大 CS的方法 ， 增大 CS會增加整體損耗 。 ? 緩沖電路元器件的參數(shù)選擇不當 ， 或連線過長造成分布電感 LS過大等 ，也可能產(chǎn)生嚴重的過電壓 。 因此盡量減小連接線的分布電感 LS,這就意味著要盡可能縮短二極管 VDS、 電容器 CS和開關管的連線長度 。 ? 要求二極管 VDS能快速開通 、 反向恢復時間 trr短和反向恢復電荷 Qr盡量小 ， 吸收電路中的 CS和 RS應當是無感元件 ， 以盡可能減小吸收電路的雜散分布電感 LS。 例如 RS不應選用線繞式的 ， 而應是涂膜工藝制作的無感電阻 ， 電容 CS應選用低串聯(lián)電阻 、 電感小且頻率特性好的電容 。 電力電子器件的串并聯(lián)技術 ? 盡管電力電子器件的電流容量和電壓等級在不斷提高 ， 但仍然不能滿足大容量整機應用的要求 ， 需要串聯(lián)使用以提高它們的電壓等級或并聯(lián)使用以提高它們的電流容量 。 圖 174 晶閘管串聯(lián)后的反向電壓 1. 晶閘管的串聯(lián)連接 （ 1） 靜態(tài)均壓 由于串聯(lián)各器件的正向 (或反向 )阻斷特性不同 ， 但在電路中卻流過相等的漏電流 ， 因而各器件所承受的電壓是不同的 。 ? 選用特性比較一致的器件進行串聯(lián) ? 給每個晶閘管并聯(lián)均壓電阻 Rj。 如果均壓電阻 Rj大大小于晶閘管的漏電阻 ， 則電壓分配主要決 定于 Rj， 但如 Rj過小 ， 則會 造成 Rj上損耗增大 ， 因此要 綜合考慮 。 晶閘管的串并聯(lián) （ 2） 動態(tài)均壓 ? 晶閘管在開通和關斷的過程中 ， 由于各器件的開通時間和關斷時間等參數(shù)不一致 ， 而造成的動態(tài)不均壓問題 。 ? 晶閘管在開關過程中瞬時電壓的分配決定于各晶閘管的結(jié)電容 ﹑導通時間和關斷時間等差別 ， 為了使開關過程中的電壓分配均勻 ，減小電容 C對晶閘管放電造成過大的 di/dt， 還應在電容 C支路中串聯(lián)電阻 R。 晶閘管串聯(lián)連接時 ? 應盡可能選擇參數(shù)比較接近的晶閘管 串聯(lián) ， 串聯(lián)的各晶閘管開通時間之差 要小； ? 要求門極觸發(fā)脈沖的前沿要陡 ， 觸發(fā) 脈沖的電流要大 ， 使晶閘管的開通時 間短 ， 趨于一致 。 晶閘管串聯(lián)均壓電路 ? 由于晶閘管制造工藝的改進 ， 器件的電壓等級不斷提高 ， 因此要求晶閘管串聯(lián)連接的情況會逐步減少 。 ? 器件串聯(lián)后 ， 必須降低電壓的額定值使用 ， 串聯(lián)后選擇晶閘管的額定電壓為 式中 Um— 作用于串聯(lián)器件上的峰值電壓 ns— 串聯(lián)器件個數(shù) MTNs( 2 .2 ~ 3 .8 ) UU n?2. 晶閘管的并聯(lián)連接 （ 1） 串聯(lián)電阻法 ? 由于串聯(lián)電阻增大損耗 ， 對電力電子器件而言無實用價值 。 （ 2） 串聯(lián)電抗法 ? 用一個均流電抗器 (鐵心上帶有兩個相同的線圈 )接在兩個并聯(lián)的晶閘管電路中 。 但因鐵心笨重 ， 線圈繞制不便 ， 在并聯(lián)支路數(shù)很多時 ， 線路的配置就較復雜了 。 晶閘管 并 聯(lián)時的電流分配 晶閘管并聯(lián)均流電路 ? 采用兩個耦合較好的空心電感 ， 也可起到一定的均流效果 。 它的優(yōu)點是接線簡單 ， 還有限制 di/dt和 du/dt的作用 。 由于空心電抗器的線圈都有電阻 ， 因此實際上它是電阻串電感均流 。 ? 器件并聯(lián)后 ， 必須降低電流的額定值使用 ， 并聯(lián)后選擇晶閘管的額定電流為 式中 I— 允許過載時流過的總電流有效值 np— 并聯(lián)器件個數(shù) 晶閘管串并聯(lián)連接時 ? 應盡可能選擇參數(shù)比較接近的晶閘管進行并聯(lián)； ? 觸發(fā)脈沖前沿要陡 ， 電流要大 ， 使各晶閘管開通時間之差要小 。 ? 適當增大電感 ， 可以減少各并聯(lián)支路中動態(tài)電流的偏差 。 ? 安裝時使各支路銅線長短相同 ， 使各支路分布電感和導線電阻相近 。 ? 需要同時采取串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時 ， 通常采用先串后并的方法 T( A V )p( 1 .7 ~ 2 .5 ) 1 .5 7II n? ? GTO的串并聯(lián) 1. GTO的串聯(lián)連接 ? GTO串聯(lián)時 ， 采用與晶閘管相似的方法解決均壓問題 。 GTO的動態(tài)不均壓的過電壓產(chǎn)生于器件開通瞬間電壓的后沿和關斷瞬間電壓的前沿 ， 精心設計門極控制電路 ， 采用強觸發(fā)脈沖驅(qū)動 ， 以消除動態(tài)不均壓的影響 。 GTO串聯(lián)均壓電路 2. GTO的并聯(lián)連接 ? 一個 GTO內(nèi)部就是由幾百個小 GTO單元并聯(lián)工作的 ， 這就給多個 GTO之間的并聯(lián)工作創(chuàng)造了先天性的有利條件 。 ? GTO并聯(lián)均流電路 GTO并聯(lián)要解決的是在開通和關斷過程中產(chǎn)生的動態(tài)不均流問題 。 隨結(jié)溫的上升 ， 開通時間將縮短 ， 而關斷時間卻有延長的趨勢 ， 這就更加大了并聯(lián)工作的 GTO1與 GTO2之間的開關時間差異 ， 從而導致 GTO 的開關損耗進一步增大 ， 溫度再增高 ， 這樣繼續(xù)下去 ， 惡性循環(huán)的結(jié)果就會燒壞器件 。 ? 除了嚴格挑選并聯(lián)工作的 GTO通態(tài)電壓相等外 ， 精心設計門極控制電路 ， 采用強觸發(fā)脈沖驅(qū)動 ， 力爭做到并聯(lián)的 GTO同時開通和同時關斷 。 BJT的串并聯(lián) 1. BJT的串聯(lián)連接 ? 由于 BJT對過電壓敏感 ， 通常 BJT是不進行串聯(lián)運行的 2. BJT的并聯(lián)連接 ? 大電流 BJT管芯中采用了若干小電流的 BJT并聯(lián) ， 因此用并聯(lián)來增大 BJT電流容量是比較常用的方法 。 ? 當負載電流比較小時 ， 并聯(lián)的兩個管子的集電極電流分配是極不均勻的 ， 但是隨著負載電流的增大 ， 電流分配將大為改善 。 使用同一個廠家同一型號的管子 ， 多管并聯(lián)時可以不采用負載均衡措施 。 開關過程中 ， BJT的負載分配是不均勻的 ， 必須設計一種合適的電路 ，使它能夠在動態(tài)下自動保持并聯(lián)的管子的均衡負載能力 。 ? 多管自適應驅(qū)動電路 通過二極管 VD的自適應作 ，BJT總 是能使基極電流自動和集電極電流相適應 多管自適應驅(qū)動電路 功率 MOSFET的串并聯(lián) 1. 功率 MOSFET的串聯(lián)連接 ? 一般來說 ， 因功率 MOSFET經(jīng)常工作在高頻開關電路中 ， 常用的電阻與電容串并聯(lián)在解決動態(tài)均壓時 ， 由于分布參數(shù)的影響 ， 難以做到十分滿意 ， 所以除非必要 ， 通常不將它們串聯(lián)工作 。 2. 功率 MOSFET的并聯(lián)連接 ? 由于功率 MOSFET的導通電阻是單極載流子承載的 ， 具有正的電阻溫度系數(shù) 。 當電流意外增大時 ， 附加發(fā)熱使導通電阻自行增大 ，對電流的正增量有抑制作用 ， 所以功率 MOSFET對電流有一定的自限流能力 ， 比較適合于并聯(lián)使用而不必采用并聯(lián)均流措施 。 IGBT的串并聯(lián) 1. IGBT的串聯(lián)連接 ? 與 BJT一樣 ， 通常 IGBT不串聯(lián)使用 。 2. IGBT的并聯(lián)連接 (1) 并聯(lián)時的注意事項 ? 當并聯(lián)使用時 ， 使用同一等級 UCES的模塊 。 ? 并聯(lián)時 ， 各 IGBT之間的 IC不平衡率 ≤18%。 ? 并聯(lián)時 ， 各 IGBT的開啟電壓應一致 ， 如開啟電壓不同 ， 則會產(chǎn)生嚴重的電流分配不均勻 (2) 并聯(lián)時的接線方法 ? 在各模塊的柵極上分別接上各模塊推薦值的 RG。 柵極到各模塊驅(qū)動級的配線長短及引線電感要相等 ， 否則會引起各模塊電流的分配不均勻 ， 并會造成工作過程中開關損耗的不均勻 。 ? 控制回路的接線應使用雙芯線或屏蔽線 。 ? 主電路需采用低電感接線 。 使接線盡量靠近各模塊的引出端 ， 使用銅排或扁條線 ， 以盡可能降低接線的電感量 。 小 結(jié) 1. 根據(jù)開關器件是否可控分類 (1) 不可控器件 二極管是不可控器件 。 (2) 半控器件 普通晶閘管 SCR是半控器件 。 (3) 全控器件 GTO、 BJT、 功率 MOSFET、 IGBT等 。 2. 根據(jù)門極 (柵極 )驅(qū)動信號的不同 (1) 電流控制器件 驅(qū)動功率大 ， 驅(qū)動電路復雜 ， 工作頻率低 。 該類器件有 SCR、GTO、 BJT。 (2) 電壓控制器件 驅(qū)動功率小 ， 驅(qū)動電路簡單可靠 ， 工作頻率高 。 該類器件有功率MOSEET、 IGBT。 3. 根據(jù)載流子參與導電情況之不同 (1) 單極型器件 功率 MOSFET 。 (2) 雙極型器件 二極管 、 SCR、 GTO、 BJT。 (3) 復合型器件 IGBT， 是電力電子器件發(fā)展方向 。 ? 電力電子器件中電壓 ， 電流額定值從高往低的器件是 SCR、GTO、 IGBT和 BJT、 功率 MOSFET。 ? 工作頻率從高往低的器件是功率 MOSFET、 IGBT、 BJT、 GTO、SCR。