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1、1,第十二章 驱动电路,南航 电力电子 课程组,2,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）,脉宽调制控制电路框图,3,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: 1.系统可靠性 2.变换效率(开关器件损耗) 3.开关器件应力(开/关过程中) 4.EMI/EMC,概述,4,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
2、第五节 场控器件的驱动电路,双极性功率晶体管驱动电路,5,本章内容,6,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；,.了解隔离的概念,应隔离,无需 隔离,7,驱动电路的隔离技术,1.由IF控制Ic； 2.输入输出特性与普通三极管相似,电流传输比Ic/IF比三极管“”小; 3.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。,驱动电路隔离技术,光电耦合器或隔离变压器（Pg268）,一、光耦可隔离交流或直流信号 （Pg268）,图122 典型光耦内部电路图,图123 光耦基本电路,图124 光耦输出
3、特性曲线,8,第二节 驱动电路的隔离技术光耦合;磁耦合 一、光耦合（Photocoupler/ Optocoupler）,普通光耦 达林顿光耦 高速数字光耦TLP521 TIL113 6N137,驱动电路的隔离技术,9,特点：1. 参数设计简单2. 输出端需要隔离驱动电源3. 带宽/驱动功率有限,驱动电路的隔离技术,10,驱动电路的隔离技术,驱动电路隔离技术,光电耦合器或隔离变压器（Pg268）,二、磁耦可传递交变或单向的矩形脉冲，能进行电流或电压变换。（Pg269）,存在问题脉冲宽度较宽时，变压器体积重量大、激磁电流大。 解决方法高频调制解调(宽脉冲变成宽度为脉冲宽度的高频脉冲列),图127
4、 高频调制电路,驱动变压器也需要磁复位！,11,二、磁耦-变压器隔离 特点:1.即可传递信号又可传递功率2.频率越高,体积越小-适合高频应用,驱动电路的隔离技术,图127 高频调制电路,12,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,双极性功率晶体管驱动电路,13,双极性功率晶体管驱动电路的要求,最佳驱动特性：（Pg267） 1.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； 2.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; 3.关断瞬时：足够反向基极电流抽流，
5、减小ts；反偏截止电压ic迅速下降，减小tf。,图121 最佳基极驱动电流波形,最佳驱动特性和驱动电流波形（Pg267、268）,14,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,双极性功率晶体管驱动电路,15,-针对GTR 回顾理想基极驱动:,上升沿陡/过冲合适的饱和深度反向抽流,恒流驱动电路,16,恒流驱动电路,未满足最佳驱动特性要改进,恒流驱动基极电流恒定，功率管 饱和导通（Pg270）,17,一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,18
6、,恒流驱动电路,原理：（Pg271） Q1 off,Q on:C先将R2短路开通电流尖峰；稳态,C充完电,R1、R2决定Ib； Q1 on,Q off:uC反加在be间。 C作用：加速导通、截止反偏。,一、加速电容加快功率管的开通过程（Pg271）,图1210 加速电容驱动电路,19,恒流驱动电路,原理：（Pg272） 若Q深度饱和,则Uce,ubeUce,D2 on, Q on Ib,Q饱和深度。 UAeuD1+ube=uD2 +uce UceUbe D1、D2抗饱和，D3为反向基流提供通路,二、抗饱和电路使功率管处于浅饱和（Pg272上）,电路特点： 抗饱和驱动,ts导通损耗（ts和Uce
7、s折衷考虑），驱动电流损失,D1的作用？ D2的作用？ D3的作用？,20,恒流驱动电路,二、抗饱和电路使功率管处于浅饱和（Pg272上）,图1211基本抗饱和电路,D2加置前级驱动管的基极、用前级驱动管的be代替D1（Pg272下）， 驱动电流损失减小,图1213改进抗饱和电路,21,恒流驱动电路,截止反偏方法：加速电容、变压器反压,三、截止反偏电路减小ts、加速功率管关断（Pg273上）,原理： Q1 on, uN1=Ucc, uN20, 驱动Q on； Q1 off, 变压器磁复位D on,uN3=-Ucc, uN210V； 2.足够的瞬态驱动电流，快的上升沿、下降沿； 3. 驱动电路内
8、阻抗小。,一、驱动电路要求,MOS管应用（MOS管GS间存在等效电容）： 1.减小驱动电路引线感； 2.加驱动电阻：a.限流；b.防止uGS振荡； 3.在GS间加稳压管或电阻。,31,场控器件的驱动电路,IcICM、关断时避免duce/dt过大，以防出现擎住效应； 检测uce，去控制uGe,实现保护,三、IGBT对驱动电路的特殊要求,二、驱动电路,图1223,R1的作用（？)： 1.限流；2.防止uGS振荡； Q3的作用:（?） 抽流，加速关断。,32,一、简单驱动,限流 放电 限压,场控器件的驱动电路,33,一、简单驱动,工作原理分析？ D的作用？,场控器件的驱动电路,34,一、互补式驱动,PWM 控制IC,Vc,场控器件的驱动电路,35,一、互补式驱动,场控器件的驱动电路,36,一、互补式驱动,场控器件的驱动电路,37,三、IGBT对驱动的特殊要求,图12-24 IGBT短路保护示意图,场控器件的驱动电路,38,作业： 1. 图示说明最佳驱动特性要求,39,以双极型功率晶体管(GTR)为例: Q开始开通时,驱动脉冲上升沿陡、有一定的过冲开通快 2. Q导通期间，合适的饱和深度导通压降低，驱动功率小，关断快（存储时间小） 3. 关断瞬间反向驱动（抽流能力强）关断快,
