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1、电力晶体管本讲稿第一页，共十四页结构结构电力晶体管(GiantTransistor)简称GTR，结构和工作原理都和小功率晶体管非常相似。GTR由三层半导体、两个PN结组成。和小功率三极管一样，有PNP和NPN两种类型，GTR通常多用NPN结构。工作原理工作原理在电力电子技术中，GTR主要工作在开关状态。GTR通常工作在正偏(Ib0)时大电流导通；反偏(Ib0时处于截止状态。因此，给GTR的基极施加幅度足够大的脉冲驱动信号，它将工作于导通和截止的开关状态电力晶体管的原理和特点是什么电力晶体管的原理和特点是什么?本讲稿第二页，共十四页1、电力晶体管的类型及区别2、电力晶体管对驱动电路有何要求本讲稿
2、第三页，共十四页1、单管GTR单管GTR是电力电子中最简单的一种，是NPN三重扩散台面型结构，单管GTR结构可靠性高，能改善器件的二次击穿特性，易于提高耐压能力，并易于散出内部热量。2、达林顿GTR达林顿是由2个或多个晶体管复合而成，可以是PNP型也可以是NPN型，其性质取决于驱动管。一、种类电力晶体管的种类及其区别本讲稿第四页，共十四页单管GTR的电流增益较低，而达林顿GTR的增益相对于单管GTR高的多，达林顿晶体管的放大倍数达到几十至几千倍但是达林顿GTR的饱和压降却增加，增大了导通损耗，同时降低了晶体管的工作速度。二、单管GTR与达林顿GTR的区别本讲稿第五页，共十四页本讲稿第六页，共十
3、四页GTR对驱动电路的要求有几下几点：1、采用基极驱动方式2、防止过压3、防止过流，4、退饱和电力晶体管（GTR）对驱动电路的要求本讲稿第七页，共十四页驱动电路的基本任务就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目驱动电路的基本任务就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力晶体管控制极和公共端之间，可以使其标的要求，转换为加在电力晶体管控制极和公共端之间，可以使其开通和关断的信号。为了加速电力晶体管的开关速度过程，减小损开通和关断的信号。为了加速电力晶体管的开关速度过程，减小损耗，使电力晶体管安全可靠地运行，驱动电路应满足如下的要求：耗，使电力晶体管安全可靠地运行，驱动电路应
4、满足如下的要求：应使驱动电路对主电路和控制电路有电气隔离作用；应使驱动电路对主电路和控制电路有电气隔离作用；驱动电流应有足够陡的前沿，并有一定的过冲；驱动电流应有足够陡的前沿，并有一定的过冲；基极驱动电路应能满足在任何负载下都应使晶体管基极驱动电路应能满足在任何负载下都应使晶体管饱和导通；饱和导通；电力晶体管关断时，驱动电路应能提供幅值足够大的反向基极驱电力晶体管关断时，驱动电路应能提供幅值足够大的反向基极驱动电流；动电流；驱动电路应有较强的抗干扰能力，并有一定的保护功能。驱动电路应有较强的抗干扰能力，并有一定的保护功能。一、采用基极驱动电路本讲稿第八页，共十四页在驱动电路中，主电路和驱动电路
5、之间的电气隔离采用光在驱动电路中，主电路和驱动电路之间的电气隔离采用光隔离或磁隔离。隔离或磁隔离。光隔离一般采用光偶合器，由发光二极管和光敏晶体管组光隔离一般采用光偶合器，由发光二极管和光敏晶体管组成，封装在一个外壳内，内部电路和基本接法分别如图成，封装在一个外壳内，内部电路和基本接法分别如图1 1所示。所示。磁隔离的元件通常是脉冲变压器。为避免脉冲较宽时铁心饱和，常采用磁隔离的元件通常是脉冲变压器。为避免脉冲较宽时铁心饱和，常采用高频调制和解调的方法。高频调制和解调的方法。驱动电路的研究驱动电路的研究结合实际并根据实验要求，制作了如下几种实用的基极结合实际并根据实验要求，制作了如下几种实用的
6、基极驱动电路。驱动电路。基极驱动电路的隔离本讲稿第九页，共十四页LED驱动电路NMOS驱动电路 双光耦驱动电路本讲稿第十页，共十四页过压保护过压保护瞬态过压。由于感性负载或布线电感的影响，瞬态过压。由于感性负载或布线电感的影响，GTR关断时会产生瞬态电压尖峰。瞬态过压是关断时会产生瞬态电压尖峰。瞬态过压是GTR二次击穿手主要原因，它的防护一般是给二次击穿手主要原因，它的防护一般是给GTR并一并一RC或或RCD网络，消除峰值电压，改善网络，消除峰值电压，改善GTR开开关工作条件。关工作条件。本讲稿第十一页，共十四页过流保护流过流过GTR的电流超过最大允许电流的电流超过最大允许电流ICM时时，可能
7、会使电极引线过热而烧断，或使，可能会使电极引线过热而烧断，或使结温过高而损坏。检测过流信号是技术结温过高而损坏。检测过流信号是技术难点，检测到过流信号后，通常是关闭难点，检测到过流信号后，通常是关闭GTR的基极电流，利用的基极电流，利用GTR的自关断能力的自关断能力切断电路。切断电路。本讲稿第十二页，共十四页GTRGTR的电路中工作在准饱和状态，但也可因外部的电路中工作在准饱和状态，但也可因外部电路条件的变化，使它退出了饱和区，进入了放电路条件的变化，使它退出了饱和区，进入了放大区，使得集电极耗散功率增大。退饱和与过流大区，使得集电极耗散功率增大。退饱和与过流是是2 2种不同现象。我们知道，种
8、不同现象。我们知道，GTRGTR饱和的条件是饱和的条件是IBICIBIC。因此，即使。因此，即使ICIC没达到过流整定值，没达到过流整定值，若若IBIB减小或减小或减小，也会产生退饱和现象。减小，也会产生退饱和现象。退饱和保护与过流保护相似。即在故障发生时，退饱和保护与过流保护相似。即在故障发生时，利用利用GTRGTR的自关断能力切断电路。在一定条件下，的自关断能力切断电路。在一定条件下，退饱和保护可以取代过流保护。条件是退饱和保退饱和保护可以取代过流保护。条件是退饱和保护比过流保护先动作。在驱动电路中实现退饱和护比过流保护先动作。在驱动电路中实现退饱和保护，依据检测对象的不同，可分为保护，依据检测对象的不同，可分为UBEUBE监测法或监测法或UCEUCE监测法，原理相同，都是利用监测法，原理相同，都是利用icic升高时，升高时，UBEUBE和和UCEUCE都会升高都会升高这一特点，若其超过这一特点，若其超过UBEUBE或或UCEUCE设定值就自动关断设定值就自动关断GTRGTR驱动电路。驱动电路。由于由于UBEUBE变化不如变化不如UCEUCE变化敏感，工业上一般采用变化敏感，工业上一般采用UCEUCE监测法对监测法对GTRGTR进行保护。进行保护。退饱和本讲稿第十三页，共十四页谢谢观赏！本讲稿第十四页，共十四页