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1、1第十二章 驱动电路2第十二章第十二章 驱动电路驱动电路 概述概述（Pg267)驱动电路的作用是驱动电路的作用是驱动电路的作用是驱动电路的作用是将控制将控制将控制将控制电路输出的电路输出的电路输出的电路输出的PWMPWMPWMPWM脉冲放大到脉冲放大到脉冲放大到脉冲放大到足以驱动功率晶体管足以驱动功率晶体管足以驱动功率晶体管足以驱动功率晶体管开开开开关功率放大作用。关功率放大作用。关功率放大作用。关功率放大作用。 优良的驱动电路优良的驱动电路优良的驱动电路优良的驱动电路改善功改善功改善功改善功率晶体管的开关特性，减率晶体管的开关特性，减率晶体管的开关特性，减率晶体管的开关特性，减小开关损耗，提
2、高整机效小开关损耗，提高整机效小开关损耗，提高整机效小开关损耗，提高整机效率和器件可靠性。率和器件可靠性。率和器件可靠性。率和器件可靠性。4本章内容本章内容第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术第一节第一节 双极性功率晶体管对双极性功率晶体管对 驱动电路的要求驱动电路的要求第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路第四节第四节 比例驱动电路比例驱动电路第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路双极性功双极性功率晶体管率晶体管驱动电路驱动电路5第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术控制参考地与驱动控制参考地与驱动控制参考地与驱动控制参考地与驱动信号信号信号信号参考地参
3、考地参考地参考地（e e e e极）极）极）极）同同同同驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路无需隔离无需隔离无需隔离无需隔离；控制参考地与驱动控制参考地与驱动控制参考地与驱动控制参考地与驱动信号信号信号信号参考地参考地参考地参考地（e e e e极）极）极）极）不同不同不同不同驱动电路驱动电路驱动电路驱动电路应隔离应隔离应隔离应隔离； . 隔离的概念隔离的概念应隔离应隔离应隔离应隔离无需无需无需无需隔离隔离隔离隔离6第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术1.1.1.1.由由由由I I I IF F F F控制控制控制控制IcIcIcIc；0.10.10.10.12.2.2.2.输入输出
4、特性与普通三极管相似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输入输出特性与普通三极管相似, , , ,电流传输比电流传输比电流传输比电流传输比Ic/IIc/IIc/IIc/IF F F F比三极管比三极管比三极管比三极管“ “” ”小小小小; ; ; ;3.3.3.3.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。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。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
5、压器光电耦合器或隔离变压器光电耦合器或隔离变压器（Pg268Pg268Pg268Pg268）一、一、光耦光耦光耦光耦可隔离交流或直流信号可隔离交流或直流信号可隔离交流或直流信号可隔离交流或直流信号（Pg268Pg268Pg268Pg268）图图图图121212122 2 2 2 典型光耦内部电路图典型光耦内部电路图典型光耦内部电路图典型光耦内部电路图图图图图121212123 3 3 3 光耦基本电路光耦基本电路光耦基本电路光耦基本电路图图图图121212124 4 4 4 光耦输出特性曲线光耦输出特性曲线光耦输出特性曲线光耦输出特性曲线7一、一、光耦合（光耦合（Photocoupler/ O
6、ptocoupler）第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术特点：特点：1. 参数设计简单参数设计简单 2. 输出端需要隔离驱动电源输出端需要隔离驱动电源 3. 带宽带宽/驱动功率有限驱动功率有限8一、一、光耦合（光耦合（Photocoupler/ Optocoupler）普通光耦普通光耦 达林顿光耦达林顿光耦 高速数字光耦高速数字光耦 TLP521 TIL113 6N137第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术9第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术 驱动电路隔离技术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光电耦合器或隔离变压器光电耦合
7、器或隔离变压器（Pg268Pg268Pg268Pg268）二、二、磁耦磁耦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压变换压变换 （Pg269Pg269Pg269Pg269）存在问题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解决方法解决方法高频调制解调高频调制解调高频调制解调高频调制解调( (
8、( (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) ) ) )图图图图121212127 7 7 7 高频调制电路高频调制电路高频调制电路高频调制电路10二、磁耦二、磁耦- -变压器隔离变压器隔离第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术特点特点:1.即可传递信号又可传递功率即可传递信号又可传递功率 2.频率越高频率越高,体积越小体积越小-适合高频应用适合高频应用 3.若调制频率高，可直接利用若调制频率高，可直接利用be结电容结电容平滑调制信号平滑调制信号 ，若调制频率不高，需加平波，
9、若调制频率不高，需加平波电容（电容（会引起信号延时！会引起信号延时！）能不能用正激？能不能用正激？也可以，但要考虑磁复位、也可以，但要考虑磁复位、滤波等问题，电路较复杂滤波等问题，电路较复杂11本章内容本章内容第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术第一节第一节 对双极性功率晶体管对双极性功率晶体管 驱动电路的要求驱动电路的要求第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路第四节第四节 比例驱动电路比例驱动电路第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路双极性功双极性功率晶体管率晶体管驱动电路驱动电路12第一节第一节 对双极性功率晶体管驱动电路的要求对双极性功率晶体管驱动电路的要求最佳
10、驱动特性：最佳驱动特性：最佳驱动特性：最佳驱动特性：（Pg267Pg267Pg267Pg267）1.1.1.1.开通时：开通时：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加速开通减小开通损耗加速开通减小开通损耗2.2.2.2.导通期间：导通期间：导通期间：导通期间：饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通低导通损低导通损低导通损低导通损耗；耗；耗；耗；关断前临界饱和导通关断前临界饱和导通关断前临界饱和导通关断前临界饱和导通减小减小减小减小tstststs3.3.3.3.关断瞬时：关断瞬
11、时：关断瞬时：关断瞬时：足够反向基极电流足够反向基极电流足够反向基极电流足够反向基极电流抽流，减小抽流，减小抽流，减小抽流，减小tstststs；反偏截止电压反偏截止电压反偏截止电压反偏截止电压icicicic迅速下降，减小迅速下降，减小迅速下降，减小迅速下降，减小t t t tf f f f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（Pg267Pg267Pg267Pg267、268268268268）ibt上升沿陡上升沿陡/ /过冲过冲合适的饱和深度合适的饱和深度 反向抽流反向抽流图图图图12121 1 最佳基极驱动电流波形最佳基
12、极驱动电流波形最佳基极驱动电流波形最佳基极驱动电流波形13本章内容本章内容第二节第二节 驱动电路的隔离技术驱动电路的隔离技术第一节第一节 对双极性功率晶体管对双极性功率晶体管 驱动电路的要求驱动电路的要求第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路第四节第四节 比例驱动电路比例驱动电路第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路双极性功双极性功率晶体管率晶体管驱动电路驱动电路14第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路未满足最佳驱动未满足最佳驱动未满足最佳驱动未满足最佳驱动特性特性特性特性要改进要改进要改进要改进恒流驱动恒流驱动基极电流恒定，功率管基极电流恒定，功率管基极电流恒定，功率管基极电流
13、恒定，功率管饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通（Pg270Pg270Pg270Pg270）图图图图121212129 9 9 9 普通恒流驱动电路普通恒流驱动电路普通恒流驱动电路普通恒流驱动电路光耦光耦光耦光耦隔离隔离隔离隔离达林顿放大达林顿放大达林顿放大达林顿放大15第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路原理：原理：原理：原理：（Pg271Pg271Pg271Pg271）Q1 off,Q on:Q1 off,Q on:Q1 off,Q on:Q1 off,Q on:C C C C先将先将先将先将R2R2R2R2短路短路短路短路开通电流尖峰开通电流尖峰开通电流尖峰开通电流尖峰；稳态；稳态；稳态；
14、稳态,C,C,C,C充完电充完电充完电充完电,R1,R1,R1,R1、R2R2R2R2决定决定决定决定I I I Ib b b bQ1 on,Q off:Q1 on,Q off:Q1 on,Q off:Q1 on,Q off:u u u uC C C C反加在反加在反加在反加在bebebebe间间间间C C C C作用：作用：作用：作用：加速导通、截止反偏加速导通、截止反偏加速导通、截止反偏加速导通、截止反偏一、一、加速电容加速电容加快功率管的开通过程加快功率管的开通过程加快功率管的开通过程加快功率管的开通过程（Pg271Pg271Pg271Pg271）图图图图1212121210 10 10
15、 10 加速电容驱动电路加速电容驱动电路加速电容驱动电路加速电容驱动电路16第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路原理：原理：原理：原理：（Pg272Pg272Pg272Pg272）若若若若Q Q Q Q深度饱和深度饱和深度饱和深度饱和, , , ,则则则则Uce,uUce,uUce,uUce,ubebebebeUUUUcececece,D2 on,D2 on,D2 on,D2 on,Q on Ib,QQ on Ib,QQ on Ib,QQ on Ib,Q饱和深度饱和深度饱和深度饱和深度U U U UAeAeAeAeu u u uD1D1D1D1+u+ubebebebe=u=u=u=uD2 D
16、2 D2 D2 + +u ucececece U U U UcecececeU U U Ube be be be Ucb=0Ucb=0D1D1D1D1、D2D2D2D2抗饱和，抗饱和，抗饱和，抗饱和，D3D3D3D3为反向基流提供通路为反向基流提供通路为反向基流提供通路为反向基流提供通路二、二、抗饱和电路抗饱和电路使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和（Pg272Pg272Pg272Pg272上）上）上）上）图图图图1212121211111111基本基本基本基本抗饱和电路抗饱和电路图图图图1212121212121212抗饱和电抗饱和电路路基极电流波形基极电
17、流波形基极电流波形基极电流波形电路特点：电路特点：电路特点：电路特点：抗饱和驱动抗饱和驱动抗饱和驱动抗饱和驱动,ts,ts,ts,ts 导通损耗导通损耗导通损耗导通损耗（tstststs和和和和UcesUcesUcesUces折衷考虑）折衷考虑）折衷考虑）折衷考虑） 驱动电流损失驱动电流损失驱动电流损失驱动电流损失D1的作用？D2的作用？D3的作用？17第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路二、二、抗饱和电路抗饱和电路使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和使功率管处于浅饱和（Pg272Pg272Pg272Pg272上）上）上）上）图图图图1212121211111111基本基本
18、基本基本抗饱和电路抗饱和电路D2D2D2D2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bebebebe代替代替代替代替D1D1D1D1（Pg272Pg272Pg272Pg272下），下），下），下），驱动电流损失减小驱动电流损失减小驱动电流损失减小驱动电流损失减小图图图图1212121213131313改进改进改进改进抗饱和电路抗饱和电路18第三节第三节 恒流驱动电路恒流驱动电路 截止反偏截止反偏截止反偏截止反偏方法：方法：方法：方法： 加速电容、变压器反压加速电容、变压器反压加速电容、变压器
19、反压加速电容、变压器反压三、三、截止反偏电路截止反偏电路减小减小减小减小tstststs、加速功率管关断、加速功率管关断、加速功率管关断、加速功率管关断（Pg273Pg273Pg273Pg273上）上）上）上）原理：原理：原理：原理：Q1 on, uQ1 on, uQ1 on, uQ1 on, uN1N1N1N1=Ucc, u=Ucc, u=Ucc, u=Ucc, uN2N2N2N20, 0, 0, 0, 驱动驱动驱动驱动Q onQ onQ onQ on；Q1 off, Q1 off, Q1 off, Q1 off, 变压器磁复位变压器磁复位变压器磁复位变压器磁复位D on,uD on,uD
20、on,uD on,uN3N3N3N3=-Ucc, =-Ucc, =-Ucc, =-Ucc, u u u uN2N2N2N20,0,0,10V10V10V10V2.2.2.2.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3. 3. 3. 3. 驱动电路内阻抗小驱动电路内阻抗小驱动电路内阻抗小驱动电路内阻抗小一、一、驱动电路要求驱动电路要求MOSMOSMOSMOS管管管管应用应用应用应用（MOSMOSMOSMOS管管管管GSGSGSGS间存在等效电容）间存在等效电容）间存在等效电容）间存在等
21、效电容）1.1.1.1.减小驱动电路引线感减小驱动电路引线感减小驱动电路引线感减小驱动电路引线感2.2.2.2.加驱动电阻：加驱动电阻：加驱动电阻：加驱动电阻：a.a.a.a.限流；限流；限流；限流；b.b.b.b.防止防止防止防止u u u uGSGSGSGS振荡振荡振荡振荡3.3.3.3.在在在在GSGSGSGS间加稳压管或电阻间加稳压管或电阻间加稳压管或电阻间加稳压管或电阻27第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路二、二、驱动电路驱动电路图图图图1212121223232323R1R1R1R1的作用的作用的作用的作用（？（？（？（？) ) ) )：1.1.1.1.限流；限流；
22、限流；限流；2.2.2.2.防止防止防止防止u u u uGSGSGSGS振荡振荡振荡振荡Q3Q3Q3Q3的作用的作用的作用的作用: : : :（? ? ? ?）抽流，加速关断抽流，加速关断抽流，加速关断抽流，加速关断简单驱动简单驱动PWM控制控制IC限流限流 放电放电 限压限压28简单驱动简单驱动第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路29互补式驱动互补式驱动PWM控制控制ICVc第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路30互补式驱动互补式驱动第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路32第五节第五节 场控器件的驱动电路场控器件的驱动电路降栅压短路保护：检测降栅压
23、短路保护：检测降栅压短路保护：检测降栅压短路保护：检测u u u ucececece，当当当当IcIcIcIc过大（过大（过大（过大（UceUceUceUce大）时降低栅极电压，大）时降低栅极电压，大）时降低栅极电压，大）时降低栅极电压，限制限制限制限制IcIIcIIcIIcICMCMCMCM、以防出现擎住效应、以防出现擎住效应、以防出现擎住效应、以防出现擎住效应关断时避免关断时避免关断时避免关断时避免dudududucececece/dt/dt/dt/dt过大（采取缓冲电路、适当的栅极反压过大（采取缓冲电路、适当的栅极反压过大（采取缓冲电路、适当的栅极反压过大（采取缓冲电路、适当的栅极反压三、三、IGBTIGBT对对驱动电路的特殊要求驱动电路的特殊要求图图12-24 IGBT短路保护示意图短路保护示意图33作业：作业：1. 简要说明双极性晶体管和场控功率器件对驱动电路的要求简要说明双极性晶体管和场控功率器件对驱动电路的要求2. 124第十二章第十二章 驱动电路驱动电路
