一种可关断晶闸管_GTO_直接门极驱动电路的研究

检测与仪表

化工自动化及仪表,2008,35(5):59~61

ControlandInstrumentsinChemicalIndustry

一种可关断晶闸管(GTO)直接门极

驱动电路的研究

郭一军

(黄山学院电子信息工程系,安徽黄山245021)

摘要: 可关断晶闸管(GTO)要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅值和陡度,且一般需要在整个导通期间施加正门极电流,关断需施加负门极电流,幅值和陡度要求更高。主要结合GTO门极驱动的要求,提出一种新型的直接门极驱动电路,这种新型门极驱动电路结构简单,电感值低,因此可以为GTO提供快速的门极脉冲。每个GTO门极驱动完全独立,一定数量的GTO就可以串联使用来适应高压需要。 关键词: GTO;直接门极驱动;晶闸管

中图分类号:TN344 文献标识码:A 文章编号:1000 3932(2008)05 0059 03

1 引 言

GTO晶闸管是在普通晶闸管问世不久就出现的一种派生器件,它属于全控型器件,具有良好的自关断能力,无需辅助换流电路,并且有很高的开关速度。在电力机车车辆变流器及其他大功率的电力电子领域有很好的发展前景。但GTO的开通和关断是靠门极控制,驱动功率要求比普通的晶闸管要高。所以对GTO的门极驱动和保护提出了非常高的要

求。

(3)触发电流的宽度用来保证阳极电流的可靠建立,后沿应尽量缓一些,以免引起GTO晶闸管阳极电流产生震荡。

2.2 门极关断电路的基本要求

(1)脉冲前沿较陡、宽度足够、幅值较高、后沿平缓。脉冲前沿陡可以缩短关断时间,减小关断损耗,但前沿也不能过陡。

(2)门极关断脉冲必须有足够的宽度,既要保证下降时间内能抽出载流子,又要保证剩余的载流子复合需要有一定的时间。

(3)关断电流的幅值一般取(1/3~1/5)IATO(关断主电流),由关断增益的大小决定。2.3 反偏电路的基本要求

GTO关断以后仍然可以加一门极反向电压,其持续时间可以是几十微秒或是整个阻断状态时间。门极反偏电压越高,可关断阳极电流越大。反偏电压越高,阳极du/dt耐量越大。3 直接门极驱动电路

GTO门极的驱动方法有很多种,可以使用低漏感的脉冲变压器来提供电流脉冲导通前沿,同时也可以和主电路高压隔离。这里提出一种GTO直接驱动电路。如图2所示,驱动电路的输出没有经过脉冲变压器直接同GTO相连。驱动分为三部分,包括逻辑控制电路、驱动电路及GTO驱动主回路。3.1 GTO驱动主回路

(1)主回路构成。

驱动主回路是由功率MOSFET及IGBT构成。

2 GTO门极驱动电路的特点和要求

GTO的门极电路及理想的驱动电流波形如图1所示,它由开通GTO的门极开通电路、关断GTO的门极关断电路和必要的反偏电路组成。

图1 GTO门极驱动电路与理想的驱动电流

2.1 门极开通电路的基本要求

[1]

(1)脉冲的前沿陡度和幅度高、宽度大。脉冲前沿对结电容充电,前沿陡,充电快,正向电流迅速建立,有利于GTO晶闸管的快速导通。

(2)门极正脉冲幅值高可以实现强触发,一般该值比额定直流触发电流大3~10倍。若快速开通GTO也可以将该值取大些。强触发可以缩短开通时: )