关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 第十二章_驱动电路

第十二章_驱动电路.pdf

第十二章_驱动电路

风雨无阻 2010-12-18 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《第十二章_驱动电路pdf》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含第十二章驱动电路陈新chenxinnuaaeducn课程组网站:http:gcnuaaeducndldz南航电力电子课程组概述驱动电路的作用是将控制符等。

第十二章驱动电路陈新chenxinnuaaeducn课程组网站:http:gcnuaaeducndldz南航电力电子课程组概述驱动电路的作用是将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管开关功率放大作用。优良的驱动电路改善功率晶体管的开关特性减小开关损耗提高整机效率和器件可靠性。(即尽量快开、快关)驱动电路的作用是驱动电路的作用是将控制将控制电路输出的电路输出的PWMPWM脉冲放大脉冲放大到足以驱动功率晶体管到足以驱动功率晶体管开关功率放大作用。开关功率放大作用。优良的驱动电路优良的驱动电路改善改善功率晶体管的开关特性功率晶体管的开关特性减小开关损耗提高整机减小开关损耗提高整机效率和器件可靠性。效率和器件可靠性。(即(即尽量快开、快关)尽量快开、快关)脉宽调制控制电路框图控制电路隔离驱动电路功率开关变换器主电路PWM信号驱动电路性能对变换器性能的影响:系统可靠性变换效率(开关器件损耗)开关器件应力(开关过程中)EMIEMC概述本章内容第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路双极性功率晶体管驱动电路本章内容第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路双极性功率晶体管驱动电路驱动电路的隔离技术控制参考地与驱动信号参考地(e极)同驱动电路无需隔离控制参考地与驱动信号参考地(e极)不同驱动电路应隔离控制参考地与驱动控制参考地与驱动信号信号参考地参考地((ee极)极)同同驱动电路驱动电路无需隔离无需隔离控制参考地与驱动控制参考地与驱动信号信号参考地参考地((ee极)极)不同不同驱动电路驱动电路应隔离应隔离<一>了解隔离的概念UiQDLCRLubbUo控制电路驱动电路UiDLCRLubUo控制电路驱动电路Qb应应隔离隔离无需无需隔离隔离驱动电路的隔离技术由IF控制Ic输入输出特性与普通三极管相似,电流传输比IcIF比三极管“β”小可在线性区也可在开关状态。驱动电路中一般工作在开关状态。由由IIFF控制控制IcIc输入输出特性与普通三极管相似输入输出特性与普通三极管相似,,电流传输比电流传输比IcIcIIFF比三极管比三极管““ββ””小小可在线性区也可在开关状态。驱动电路中一般工作在开关状态。可在线性区也可在开关状态。驱动电路中一般工作在开关状态。<二>驱动电路隔离技术光电耦合器或隔离变压器光电耦合器或隔离变压器((PgPg))一、光耦光耦可隔离交流或直流信号可隔离交流或直流信号((PgPg))KCBEA图图--典型光耦内部电路图典型光耦内部电路图IcUccuoRLRIFui图图--光耦基本电路光耦基本电路Ie(mA)Uce(V)IF=mAmAmAmAmAmA图图--光耦输出特性曲线光耦输出特性曲线第二节驱动电路的隔离技术光耦合磁耦合一、光耦合(PhotocouplerOptocoupler)普通光耦达林顿光耦高速数字光耦TLPTILN驱动电路的隔离技术特点:参数设计简单输出端需要隔离驱动电源带宽驱动功率有限驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术<二>驱动电路隔离技术光电耦合器或隔离变压器光电耦合器或隔离变压器((PgPg))二、磁耦磁耦可传递交变或单向的矩形脉冲能进行电流或电可传递交变或单向的矩形脉冲能进行电流或电压变换。压变换。((PgPg))存在问题脉冲宽度较宽时变压器体积重量大、激磁电流大。脉冲宽度较宽时变压器体积重量大、激磁电流大。解决方法解决方法高频调制解调高频调制解调((宽脉冲变成宽度为脉冲宽度的高频脉冲列宽脉冲变成宽度为脉冲宽度的高频脉冲列))图图--高频调制电路高频调制电路&uiCRQQ**UCCTQDRR驱动变压器也需要磁复位!驱动变压驱动变压器也需要器也需要磁复位!磁复位!二、磁耦变压器隔离特点:即可传递信号又可传递功率频率越高,体积越小适合高频应用驱动电路的隔离技术图图--高频调制电路高频调制电路&uiCRQQ**UCCTQDRR本章内容第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路双极性功率晶体管驱动电路双极性功率晶体管驱动电路的要求最佳驱动特性:(Pg)开通时:基极电流有快速上升沿和过冲加速开通减小开通损耗导通期间:饱和导通低导通损耗关断前临界饱和导通减小ts关断瞬时:足够反向基极电流抽流减小ts反偏截止电压ic迅速下降减小tf。最佳驱动特性:最佳驱动特性:((PgPg))开通时:开通时:基极电流有快速上升沿基极电流有快速上升沿和过冲和过冲加速开通减小开通损耗加速开通减小开通损耗导通期间:导通期间:饱和导通饱和导通低导通损低导通损耗耗关断前临界饱和导通关断前临界饱和导通减小减小tsts关断瞬时:关断瞬时:足够反向基极电流足够反向基极电流抽流减小抽流减小tsts反偏截止电压反偏截止电压icic迅速下降减小迅速下降减小ttff。。图图--最佳基极驱动电流波形最佳基极驱动电流波形tib最佳驱动特性和驱动电流波形最佳驱动特性和驱动电流波形((PgPg、、))本章内容第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路双极性功率晶体管驱动电路针对GTR回顾理想基极驱动:ibt上升沿陡过冲合适的饱和深度反向抽流恒流驱动电路恒流驱动电路未满足最佳驱动特性要改进未满足最佳驱动未满足最佳驱动特性特性要改进要改进恒流驱动基极电流恒定功率管基极电流恒定功率管饱和导通饱和导通((PgPg)))(max>βCbIIiuRRRccURQQRRQQ图图--普通恒流驱动电路普通恒流驱动电路光耦光耦隔离隔离达林顿放大达林顿放大)(=βcbII一种普通形式的驱动电路:恒流驱动缺点:轻载时深度饱和关断时间长。恒流驱动电路恒流驱动电路原理:(Pg)Qoff,Qon:C先将R短路开通电流尖峰稳态,C充完电,R、R决定IbQon,Qoff:uC反加在be间。C作用:加速导通、截止反偏。原理:原理:((PgPg))Qoff,Qon:Qoff,Qon:CC先将先将RR短路短路开通电流尖峰开通电流尖峰稳态稳态,C,C充完充完电电,R,R、、RR决定决定IIbbQon,QQon,Qoff:off:uuCC反加在反加在bebe间。间。CC作用:作用:加速导通、截止反偏。加速导通、截止反偏。一、加速电容加快功率管的开通过程加快功率管的开通过程((PgPg))tbmibibIccURQRCQ图图--加速电容驱动电路加速电容驱动电路恒流驱动电路原理:(Pg)若Q深度饱和,则Uce,ube>Uce,Don,QonIb,Q饱和深度。UAe=uDube=uDuceUce=UbeD、D抗饱和D为反向基流提供通路原理:原理:((PgPg))若若QQ深度饱和深度饱和,,则则UceUce,u,ubebe>U>Ucece,Don,,Don,QonQonIbIb,Q,Q饱和深度饱和深度。。UUAeAe==uuDDuubebe=u=uDDuuceceUUcece==UUbebeDD、、DD抗饱和抗饱和DD为为反向基流提供通路反向基流提供通路二、抗饱和电路使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和((PgPg上)上)图图--基本基本抗饱和电路AbI′bIDDDbIQtbI′bI图图--抗饱和电路基极电流波形基极电流波形电路特点:抗饱和驱动,ts导通损耗(ts和Uces折衷考虑)驱动电流损失电路特点:电路特点:抗饱和驱动抗饱和驱动,,tsts导通损耗(导通损耗(tsts和和UcesUces折衷考虑)折衷考虑)驱动电流损失驱动电流损失D的作用?D的作用?D的作用?恒流驱动电路二、抗饱和电路使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和((PgPg上)上)图图--基本基本抗饱和电路AbI′bIDDDbIQD加置前级驱动管的基极、用前级驱动管的be代替D(Pg下)驱动电流损失减小DD加置前级驱动管的基极、用前级驱动管的加置前级驱动管的基极、用前级驱动管的bebe代替代替DD((PgPg下)下)驱动电流损失减小驱动电流损失减小UccQibQib图图--改进改进抗饱和电路恒流驱动电路截止反偏方法:加速电容、变压器反压截止反偏截止反偏方法:方法:加速电容、变压器反压加速电容、变压器反压三、截止反偏电路减小减小tsts、、加速功率管关断加速功率管关断((PgPg上)上)原理:Qon,uN=Ucc,uN>,驱动QonQoff,变压器磁复位Don,uN=Ucc,uN<,起到截止反偏作用。原理:原理:Qon,uQon,uNN==UccUcc,u,uNN>,>,驱动驱动QonQonQoff,Qoff,变压器磁复位变压器磁复位Don,uDon,uNN==UccUcc,,uuNN<,<,起到起到截止反偏作用截止反偏作用。。DUccNNNRbQCQui恒流驱动电路四、互补驱动电路原理:输入高Qon、Qoff,驱动Qon输入低Qoff、Qon,Qoff。原理:原理:输入高输入高QonQon、、Qoff,Qoff,驱动驱动QonQon输入低输入低QoffQoff、、Qon,QoffQon,Qoff。。QQQUcc恒流驱动电路五、电路分析UccUiRRRDQQQRCUccDDDDDWQ图图--光耦光耦隔离隔离放大放大互补互补驱动驱动加速电容加速电容抗饱和抗饱和提供反提供反流通路流通路箝位箝位本章内容第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路双极性功率晶体管驱动电路比例驱动电路恒流驱动基极电流恒定功率管饱和导通基极电流恒定功率管饱和导通,,((PgPg下)下)优点:优点:电路简单电路简单缺点:缺点:驱动损耗大存储时间长驱动损耗大存储时间长比例驱动基极电流正比于集电极电流变化。基极电流正比于集电极电流变化。((PgPg上)上)轻载时不至于深度饱和避免了轻载时不至于深度饱和避免了tsts大的缺大的缺点。点。比例驱动电路一、反激式比例驱动电路TUccRNDNUiQDwQC原理:Qon:同名端负Qoff只有N有电流N储能变压器饱和由R限流Qoff:能量从N驱动侧NbNi=Nbib,驱动Q原理:原理:Qon:Qon:同名端负同名端负QoffQoff只有只有NN有电流有电流NN储能储能变压器饱和由变压器饱和由RR限流限流Qoff:Qoff:能量从能量从NN驱动侧驱动侧NbNbNNii==NNbbiibb,,驱动驱动QQNfNb比例驱动电路一、反激式比例驱动电路TUccRNDNUiQDwQC原理:Qon,iNf=iC,iC从同名端流进变压器退饱和形成正反馈作用加速导通Qon:Q管暂不关断同名端电压不变D导通短接N为ib提供泄放通道C构成反偏电压加速关断。原理:原理:Qon,Qon,iiNfNf==iiCC,i,iCC从同名端流从同名端流进变压器退饱和形成正反进变压器退饱和形成正反馈作用加速导通馈作用加速导通Qon:Qon:QQ管暂不关断同名端管暂不关断同名端电压不变电压不变DD导通短接导通短接NN为为ibib提供泄放通道提供泄放通道CC构成反构成反偏电压加速关断。偏电压加速关断。NfNb本章内容第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路第二节驱动电路的隔离技术第一节对双极性功率晶体管驱动电路的要求第三节恒流驱动电路第四节比例驱动电路第五节场控器件的驱动电路双极性功率晶体管驱动电路MOSFETIGBT等器件控制极特点:。电压型控制Ugs(Uge)小于v。等效输入电容(避免过压关断时电容需放电回路)不工作时仍需抗静电保护(并电阻稳压二极管)GDS场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路驱动电压足够>V足够的瞬态驱动电流快的上升沿、下降沿驱动电路内阻抗小。驱动电压足够驱动电压足够>V>V足够的瞬态驱动电流快的上升沿、下降沿足够的瞬态驱动电流快的上升沿、下降沿驱动电路内阻抗小。驱动电路内阻抗小。一、驱动电路要求MOS管应用(MOS管GS间存在等效电容):减小驱动电路引线感加驱动电阻:a限流b防止uGS振荡在GS间加稳压管或电阻。MOSMOS管管应用应用((MOSMOS管管GSGS间存在等效电容):间存在等效电容):减小驱动电路引线感减小驱动电路引线感加驱动电阻:加驱动电阻:aa限流限流bb防止防止uuGSGS振荡振荡在在GSGS间加稳压管或电阻。间加稳压管或电阻。场控器件的驱动电路Ic<ICM、关断时避免ducedt过大以防出现擎住效应检测uce去控制uGe,实现保护IIcc<I<ICMCM、、关断时避免关断时避免duducecedtdt过大以防出现擎住效应过大以防出现擎住效应检测检测uucece去控制去控制uuGeGe,,实现保护实现保护三、IGBT对驱动电路的特殊要求二、驱动电路UccRRQRQ图图--R的作用(?):限流防止uGS振荡Q的作用:()抽流加速关断。RR的的作用作用(?(?))::限流限流防止防止uuGSGS振荡振荡QQ的作用的作用::(())抽流加速关断。抽流加速关断。一、简单驱动PWM控制IC限流放电限压场控器件的驱动电路一、简单驱动工作原理分析?D的作用?场控器件的驱动电路一、互补式驱动PWM控制ICVc场控器件的驱动电路一、互补式驱动场控器件的驱动电路一、互补式驱动场控器件的驱动电路三、IGBT对驱动的特殊要求图IGBT短路保护示意图场控器件的驱动电路作业:图示说明最佳驱动特性要求

用户评论(0)

0/200

精彩专题

上传我的资料

每篇奖励 +1积分

资料评分:

/7
2下载券 下载 加入VIP, 送下载券

意见
反馈

立即扫码关注

爱问共享资料微信公众号

返回
顶部

举报
资料