变频器中GTR的驱动电路

    电力晶体管是具有自关断能力的全控器件，其基极驱动方式直接影响着它的工作状况。为此，GTR基极驱动电路的设计必须考虑：最优化驱动特性、驱动方式和自动快速保护功能等方面问题。

    1．最优化驱动特性

    为使GTR开关速度高、开关损耗小，应有较理想的基极驱动特性。最优化的基极驱动电流波形图如图3-14所示。在GTR开通时，基极电流具有快速上升沿并短时过冲，以加速开通过程。在GTR导通期间应使其在任何负载条件下都保证正向饱和压降UCES较低，以便获得低的导通损耗。但有时为了减小存储时间提高开关速度，希望维持在准饱和工作状态。在关断时，基极电流也有一快速下降沿和短时过冲，能提供足够的反向基极驱动能量，以迅速抽出基区的过剩载流子，缩短关断时间，减小关断损耗。

    图3-14    理想基极驱动电流波形

    2．驱动方式

    根据主电路结构、工作特点及它和驱动电路与GTR间的连接关系，有直接驱动方式和隔离驱动方式。直接驱动方式又分为简单驱动、推挽驱动和抗饱和驱动等形式。为了保证电路工作安全，并提高抗干扰能力，在很多应用场合，主电路和控制电路之间必须有隔离。隔离方式可以是光电隔离或是电磁隔离。光电隔离的缺点是响应时间较长，而电磁隔离多采用脉冲变压器，其体积较大。

    3．快速保护功能

   GTR的热容量小、过载能力低，过载或短路产生的功耗可能在若干微秒的时间内使结温超过最大允许值而导致器件损坏。为此，GTR的驱动电路既要及时准确地测得故障状态，又要快速自动实现保护，在故障状态下迅速地自动切除基极驱动信号，避免GTR损坏。保护类型包括抗饱和、退抗饱和、过电流、过电压、过热及脉宽限制等多方面。此外，驱动电路还应具有能在主电路故障后自动切断与主电路联系的自保护能力。

    基极驱动电路可分为恒流驱动电路和比例驱动电路，前者保持GTR的基极电流恒定，不随集电极电流变化而变化；后者的基极电流正比于集电极电流变化，在不同负载时器件的饱和深度基本相同。其具体电路结构形式多样，下面以抗饱和电路为例作简要介绍。

    如图3-15所示为抗饱和恒流驱动电路的基本形式，它属直接驱动方式，亦称贝克钳位电路，它使GTR始终工作于准饱和状态，有利于提高器件的开关速度。因此，它成为一种被广泛应用的基本电路。

    图3-15    抗饱和恒流驱动电路

    图3-15中VD1、VD2为抗饱和二极管，VD3为反向基极电流提供回路。在轻载情况下，GTR饱和深度加剧使UCE减小，A点电位高于集电极电位，二极管VD2导通，将IB分流，使流过二极管VD1的基极电流IB减小，从而减小了GTR的饱和深度。抗饱和基极驱动电路使GTR在不同的集电极电流情况下，集电结处于零偏或轻微正向偏置的准饱和状态，以缩短存储时间。在不同负载情况下及在应用离散性较大的GTR时存储时间趋于一致。应当注意的是，钳位二极管VD2必须是快速恢复二极管，其耐压也必须和GTR的耐压相当。因电路工作于准饱和状态，正向压降增加，增大了导通损耗。