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可关断晶闸管(GTO)的驱动保护

发布日期:2017-12-22 13:32:55 【关闭】
摘要:GTO由门极正脉冲控制导通、货脉冲控制关断。门极电流、电压波形对GTO的特性有很大影响,其推荐波形如图1所示,图中实线为电流波形,虚线为电压波形,IGF为正向触发电流,IGRM为最大反向门极电流。对门极开通脉冲的要求是:前沿陡、幅度高、宽度大、后沿缓。对门极关断脉冲的要求为:前沿较陡、幅度较高、宽度足够、后沿平缓,门极电路-般由开通、关断及反偏电路组成,如图2所示。关键是关断控制。门极反偏,可提高阳极dv/dt耐量,有利于GTO的安全运行。另外,供电方式和电路参数都对GTO有影响,如门极串联电阻会导致关断能力下降,门极并联电阻或电容可提高dv/dt耐量,门极串联小电感可提高关断能力等。

      1、驱动电路

      GTO由门极正脉冲控制导通、货脉冲控制关断。门极电流、电压波形对GTO的特性有很大影响,其推荐波形如图1所示,图中实线为电流波形,虚线为电压波形,IGF为正向触发电流,IGRM为最大反向门极电流。对门极开通脉冲的要求是:前沿陡、幅度高、宽度大、后沿缓。对门极关断脉冲的要求为:前沿较陡、幅度较高、宽度足够、后沿平缓,门极电路-般由开通、关断及反偏电路组成,如图2所示。关键是关断控制。门极反偏,可提高阳极dv/dt耐量,有利于GTO的安全运行。另外,供电方式和电路参数都对GTO有影响,如门极串联电阻会导致关断能力下降,门极并联电阻或电容可提高dv/dt耐量,门极串联小电感可提高关断能力等。

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图1、门极控制信号推荐波形

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图2、门极驱动电路结构简图

      图3是一单电源脉冲变压器双倍号驱动门极电路。这种电路可提供较大的门极负电流。图4为双电源变压器隔离门极驱动电路。其中电容C1用于提供前沿较陡的开通脉冲,C2提供关断脉冲,C3提供反偏电压。

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图3、单电源门极驱动电路

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图4、双电源门极驱动电路

      2、保护电路

      GTO的缓冲电路如图5所示。其中电容C、二极管D1和电阻R1组成极性缓冲器,限制GTO的dv/dt,并降低关断损耗。R1用于GTO开通时限制C的放电电流。电感L则用于限制GTO导通时的dv/dt。电阻R2和二极管D2组成电感L的阻尼缓冲器,限制GTO关断时所承受的再加电扭。另外,GTO关断时阳极电流通过缓冲电路产生的尖峰电压应尽可能小,为此引线要短,C应采用无感电容。

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图5、GTO的缓冲电路

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图6、GTO的过流保护

      GTO的过电流保护电路如图6所示。其中CT用于检测电流,一旦出现过电流情况,则在触发短路晶闸管提供电流旁路的同时,切断整流晶闸管,从而使GTO不超过可控电流。GTO出现过电流时,由于其通态压降和关断存储时间会随阳极电流而变化。因此,也可采用识别通态压降或存储时间的方法实现对GTO的过流保护。此外,为避免门极过电流,可用快速熔断器和稳压管保护门极电路。

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