电力晶体管电路分析！电力晶体管缓冲电路

GTR是一种电流控制的双极双结大功率、高反压电力电子器件，具有自关断能力，产生于上个世纪70年代，其额定值已达1800V/800A/2kHz、1400v/600A/5kHz、600V/3A/100kHz。它既具备晶体管饱和压降低、开关时间短和安全工作区宽等固有特性，又增大了功率容量，因此，由它所组成的电路灵活、成熟、开关损耗小、开关时间短，在电源、电机控制、通用逆变器等中等容量、中等频率的电路中应用广泛。GTR的缺点是驱动电流较大、耐浪涌电流能力差、易受二次击穿而损坏。在开关电源和UPS内，GTR正逐步被功率MOSFET和IGBT所代替。

电力晶体管电路分析

图6-21所示为三相桥式PWM逆变电路，功率开关器件为GTR，负载为电感性。从电路结构上看，三相桥式PWM变频电路只能选用双极性控制方式，其工作原理如下：

三相调制信号urU、urV和urW为相位依次相差120°的正弦波，而三相载波信号是公用一个正负方向变化的三角形波uc，如图6-23所示。U、V和W相自关断开关器件的控制方法相同，现以U相为例：在urU》uc的各区间，给上桥臂电力晶体管V1以导通驱动信号，而给下桥臂V4以关断信号，于是U相输出电压相对直流电源Ud中性点N’为uUN’ =Ud/2。在urU《uc的各区间，给V1以关断信号，V4为导通信号，输出电压uUN’ =-Ud/2。电路中VD1～VD6二极管是为电感性负载换流过程提供续流回路，其它两相的控制原理与U相相同。三相桥式PWM变频电路的三相输出的PWM波形分别为uUN‘、uVN’和uWN‘。

电力晶体管缓冲电路

电力晶体管的缓冲电路（也称吸收电路）

作用：降低浪涌电压、减少器件的开关损耗、避免器件的二次击穿、抑制电磁干扰、减少du/dt、di/dt的影响以及提高电路的可靠性。

为了避免同时出现电压和电流的最大值，应分别考虑开启缓冲与关断缓冲的设置，以减少器件的开关耗损。

（1）关断缓冲电路

关键是加入缓冲电容。限制du/dt，因此，不会出现集电极电压与集电极电流同时为最大的情况，因而不会出现最大瞬时尖峰功耗。书上图2-21所示。

电容量越大，瞬时关断损耗越小。

（2）开通缓冲电路

开通时的关键因素是di/dt，常采用串联电感的方法进行缓冲。因此，不会出现集电极电压与集电极电流同时为最大的情况，因而不会出现最大瞬时尖峰功耗。书上图2-22所示。

电感量越大，开通损耗越小。

（3）复合缓冲电路

将关断缓冲电路与开通缓冲电路结合在一起。

双极型功率晶体管的缓冲电路

gtr的缓冲器常采用阻容rcd的吸收网络

此处电阻r应选用电感量较小的电阻，c应选用低串联电阻、电感小且频率特性好的电容。 双极型功率晶体管的缓冲电路，未加缓冲电路时，在开通和关断过程中的某一时刻，会出现集电极电压uc和集电极电流ic同时达到最大值的情况。这时瞬时开关损耗也最大。

采用开通和关断缓冲电路，其负载线轨迹如图 （c）的实线所示。

缓冲电路所以能够减小开关器件的开关损耗，是因为把开关损耗由器件本身转移至缓冲电路内，根据这些被转移的能量如何处理，引出了两类缓冲电路：

一类是耗能式缓冲电路，即转移至缓冲器的开关损耗能量消耗在电阻上，这种电路简单，但效率低；

另一类是馈能式缓冲电路，即将转移至缓冲器的开关损耗能量以适当的方式再提供给负载或回馈给供电，这种电路效率高但电路复杂。