晶闸管是可控制的器件,其正向开通完全通过提供足够大的门极控制信号来实现的。
对晶闸管门极触发脉冲的要求 常用的触发信号波形,门极脉冲驱动电路应满足以下要求:
触发脉冲的形式 触发脉冲的形式可以是交流、直流或脉冲形式,它只能在晶闸管阳极加正向电压时起作用。
触发脉冲应有足够大的功率
触发脉冲的宽度 一般应保证晶闸管阳极电流在触发信号消失前能达到擎住电流,使晶闸管维持导通,这一脉宽是最小允许宽度,但不能持续到器件承受反电压以后。脉冲宽度和变流装置及主电路的形式有关。
触发脉冲前沿幅值及其上升率 触发脉冲前沿有足够大幅值和上升率
触发脉冲的移相范围 与主电路的形式、负载性质和变流装置的用途有关。
触发脉冲与主电路电源电压同步 触发脉冲与主电路电源保持恒定关系称为同步。
触发脉冲输出隔离和抗干扰 采用光电耦合器的光隔离或脉冲变压器的电磁隔离方法,常用的抗干扰措施为脉冲变压器采用静电屏蔽,串联二极管和并联电容等。
门极驱动电路的分类 无论那种类型的晶闸管脉冲触发电路,其大致结构形式基本是相同的,都包括同步、脉冲移相、脉冲形式与放大环节。有强触发和隔离等部分
门极驱动电路举例
①单结晶体管触发电路 单结晶体管触发电路采用同步振荡电路,解决与主电源的同步问题
单晶体管触发电路
数字触发电路 数字触发器通常是以单片机为核心构成 数字触发器由脉冲同步、脉冲移相和形成及输出等部分组成。
晶闸管的保护
过电压的产生及过电压保护
过电压的产生原因 外部过电压包括操作过电压和雷击过电压;内部过电压包括换相过电压和关断过电压。
过电压保护措施 过电压保护措施一般采用器件限压和RC阻容吸收等方法。 RC过电压抑制电路可以接于变压器两侧,或电力电子电路的直流侧。
过电流保护 采用快速熔断器、直流快速熔断器和过流继电器实现。 过流保护选择整定的动作顺序是:电子保护电路首先动作,直流快速断路器整定在电子保护电路动作之后,过流继电器整定在过载时动作,快速熔断器作为最后的短路保护。 采用快速熔断器过流保护是电力电子装置中最有效、最广泛的一种措施,而选用快熔时,应结合晶闸管和快熔的特性来结合考虑。
晶闸管的派生器件
快速晶闸管(FST) 快速晶闸管指那些关断时间短,开通响应速度快的晶闸管。
逆导晶闸管(RCT) 逆导晶闸管是将晶闸管反并联1个二极管集成在1个管芯上的集成器件。
(a)符号
(3)双向晶闸管(TRIAC)
(4)光控晶闸管(LTT) 光控晶闸管又称为光触发晶闸管,是采用一定波长的光信号触发其导通的器件。
门极可关断晶闸管(GTO) 门极可关断晶闸管是一种具有自关断能力和晶闸管特性的晶闸管
(三) 电力场效应晶体管
结构
电力场效应晶体管种类和结构有许多种,按导电沟道分为P沟道和N沟道,同时又有耗尽型很增强型之分。 电力场效应晶体管有3个端子:漏极D、源极S和栅极G。
静态特性
输出特性 是指漏极的伏安特性。
转移特性 表示漏极电流ID与栅源之间电压Ugs的转移特性关系曲线,转移特性可表示出器件的放大能力。 跨导定义为:gm=△ID∕△Ugs
主要参数
漏极击穿电压Bud
Bud是不使器件击穿的极限参数,它大于漏极电压额定值。Bud随结温的升高而升高,这点正好与GTR和GTO相反。
漏极额定电压Ud 是器件的标称额定值。
漏极电流Id和Idm Id是漏极直流电流的额定参数;Idm 是漏极脉冲电流幅值
栅极开启电压Ut 又称阀值电压,是开通Power MOSFET的栅-源电压,它为转移特性的特性曲线与横轴的交点。施加的栅源电压不能太大,否则将击穿器件。
跨导gm 是表征PowerMOSFET栅极控制能力的参数。
通过降低驱动电路的内阻Rs来加快开关速度
电力场效应晶体管是压控器件,在静态时几乎不输入电流。但在开关过程中,需要对输入电容进行充放电,故仍需要一定的驱动功率。