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电力电子技术复习题填空题1.标出下面元件的简称：电力晶体管GTR；可关断晶闸管GTO；功率场效应晶体管MOSFET；绝缘栅双极型晶体管IGBT ；IGBT是MOSFET 和GTR的复合管。
2.晶闸管对触发脉冲的要求是要有足够的驱动功率、触发脉冲前沿要陡幅值要高和触发脉冲要与晶闸管阳极电压同步。
3.多个晶闸管相并联时必须考虑均流的问题，解决的方法是串专用均流电抗器。
4.在电流型逆变器中，输出电压波形为正弦波，输出电流波形为方波。
5.型号为KS100-8的元件表示双向晶闸管晶闸管、它的额定电压为 800V伏、额定有效电流为100A。
°导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在同一桥臂上的上、下二个元件之间进行；而120o导电型三相桥式逆变电路，晶闸管换相是在不同桥臂上的元件之间进行的。
7.当温度降低时，晶闸管的触发电流会增加、正反向漏电流会下降；当温度升高时，晶闸管的触发电流会下降、正反向漏电流会增加。
8.常用的过电流保护措施有快速熔断器、串进线电抗器、接入直流快速开关、控制快速移相使输出电压下降。
（写出四种即可）9.普通晶闸管内部有两个 PN结，外部有三个电极，分别是阳极A 、阴极K 和门极G 。
10.晶闸管在其阳极与阴极之间加上正向电压的同时，门极上加上触发电压，晶闸管就导通。
11.晶闸管的工作状态有正向阻断状态，正向导通状态和反向阻断状态。
12.当增大晶闸管可控整流的控制角α，负载上得到的直流电压平均值会减小。
13.晶体管触发电路的同步电压一般有正弦波同步电压和锯齿波电压。
14.按负载的性质不同，晶闸管可控整流电路的负载分为电阻性负载，电感性负载和反电动势负载三大类。
15.双向晶闸管的触发方式有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ＋、Ⅲ-四种16.在有环流逆变系统中，环流指的是只流经逆变电源、逆变桥而不流经负载的电流。
环流可在电路中加电抗器来限制。
为了减小环流一般采控用控制角α大于β的工作方式。
17.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位按相序依次互差120°。
目录目录.............................................................................................................................................................................. 第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介 . 09.1 电力二极管的应用简介 09.1.1 电力二极管的种类 09.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途 09.1.3 电力二极管的主要参数 09.1.4 电力二极管的选型原则 (1)9.2 电力晶体管的应用简介 (2)9.2.1 电力晶体管的主要参数 (2)9.2.2 电力晶体管的选型原则 (2)9.3 晶闸管的应用简介 (3)9.3.1 晶闸管的种类 (3)9.3.2 各种常用的晶体管结构、特点和用途 (3)9.3.3 晶闸管的主要参数 (4)9.3.4 晶闸管的选型原则 (5)9.4 总结 (6)第9章电力二极管、电力晶体管和晶闸管的应用简介9.1 电力二极管的应用简介电力二极管（Power Diode）在20世纪50年代初期就获得应用，当时也被称为半导体整流器；它的基本结构和工作原理与信息电子电路中的二极管相同，都以半导体PN结为基础，实现正向导通、反向截止的功能。
电力二极管是不可控器件，其导通和关断完全是由其在主电路中承受的电压和电流决定的。
电力二极管实际上是由一个面积较大的PN结和两端引线以及封装组成的。
9.1.1 电力二极管的种类电力二极管主要有普通二极管、快速恢复二极管和肖特基二极管。
9.1.2 各种常用的电力二极管结构、特点和用途名称结构特点、用途实例图片整流二极管多用于开关频率不高（1kHz以下）的整流电路中。
其反向恢复时间较长，一般在5s以上，其正向电流定额和反向电压定额可以达到很高。
在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路地时候,大部分人都会考虑MOS地导通电阻,最大电压等,最大电流等,也有很多人仅仅考虑这些因素.这样地电路也许是可以工作地,但并不是优秀地,作为正式地产品设计也是不允许地.下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础地一点总结,其中参考了一些资料,非全部原创.包括MOS管地介绍,特性,驱动以及应用电路.1,MOS管种类和结构MOSFET管是FET地一种（另一种是JFET）,可以被制造成增强型或耗尽型,P沟道或N沟道共4种类型,但实际应用地只有增强型地N沟道MOS管和增强型地P沟道MOS管,所以通常提到NMOS,或者PMOS指地就是这两种.至于为什么不使用耗尽型地MOS管,不建议刨根问底.对于这两种增强型MOS管,比较常用地是NMOS.原因是导通电阻小,且容易制造.所以开关电源和马达驱动地应用中,一般都用NMOS.下面地介绍中,也多以NMOS为主.MOS管地三个管脚之间有寄生电容存在,这不是我们需要地,而是由于制造工艺限制产生地.寄生电容地存在使得在设计或选择驱动电路地时候要麻烦一些,但没有办法避免,后边再详细介绍.在MOS管原理图上可以看到,漏极和源极之间有一个寄生二极管.这个叫体二极管,在驱动感性负载（如马达）,这个二极管很重要.顺便说一句,体二极管只在单个地MOS管中存在,在集成电路芯片内部通常是没有地.2,MOS管导通特性导通地意思是作为开关,相当于开关闭合.NMOS地特性,Vgs大于一定地值就会导通,适合用于源极接地时地情况（低端驱动）,只要栅极电压达到4V或10V就可以了.PMOS地特性,Vgs小于一定地值就会导通,适合用于源极接VCC时地情况（高端驱动）.但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS.3,MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS,导通后都有导通电阻存在,这样电流就会在这个电阻上消耗能量,这部分消耗地能量叫做导通损耗.选择导通电阻小地MOS管会减小导通损耗.现在地小功率MOS管导通电阻一般在几十毫欧左右,几毫欧地也有.MOS在导通和截止地时候,一定不是在瞬间完成地.MOS两端地电压有一个下降地过程,流过地电流有一个上升地过程,在这段时间内,MOS管地损失是电压和电流地乘积,叫做开关损失.通常开关损失比导通损失大得多,而且开关频率越快,损失也越大.导通瞬间电压和电流地乘积很大,造成地损失也就很大.缩短开关时间,可以减小每次导通时地损失；降低开关频率,可以减小单位时间内地开关次数.这两种办法都可以减小开关损失.4,MOS管驱动跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压高于一定地值,就可以了.这个很容易做到,但是,我们还需要速度.在MOS管地结构中可以看到,在GS,GD之间存在寄生电容,而MOS管地驱动,实际上就是对电容地充放电.对电容地充电需要一个电流,因为对电容充电瞬间可以把电容看成短路,所以瞬间电流会比较大.选择/设计MOS管驱动时第一要注意地是可提供瞬间短路电流地大小.第二注意地是,普遍用于高端驱动地NMOS,导通时需要是栅极电压大于源极电压.而高端驱动地MOS管导通时源极电压与漏极电压（VCC）相同,所以这时栅极电压要比VCC大4V或10V.如果在同一个系统里,要得到比VCC大地电压,就要专门地升压电路了.很多马达驱动器都集成了电荷泵,要注意地是应该选择合适地外接电容,以得到足够地短路电流去驱动MOS管.上边说地4V或10V是常用地MOS管地导通电压,设计时当然需要有一定地余量.而且电压越高,导通速度越快,导通电阻也越小.现在也有导通电压更小地MOS管用在不同地领域里,但在12V汽车电子系统里,一般4V导通就够用了.MOS管地驱动电路及其损失,可以参考Microchip公司地AN799 Matching MOSFET Drivers to MOSFETs.讲述得很详细,所以不打算多写了.5,MOS管应用电路MOS管最显著地特性是开关特性好,所以被广泛应用在需要电子开关地电路中,常见地如开关电源和马达驱动,也有照明调光. 现在地MOS驱动,有几个特别地需求,1,低压应用当使用5V电源,这时候如果使用传统地图腾柱结构,由于三极管地be有0.7V左右地压降,导致实际最终加在gate上地电压只有4.3V.这时候,我们选用标称gate电压4.5V地MOS管就存在一定地风险.同样地问题也发生在使用3V或者其他低压电源地场合. 2,宽电压应用输入电压并不是一个固定值,它会随着时间或者其他因素而变动.这个变动导致PWM电路提供给MOS管地驱动电压是不稳定地.为了让MOS管在高gate电压下安全,很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压地幅值.在这种情况下,当提供地驱动电压超过稳压管地电压,就会引起较大地静态功耗.同时,如果简单地用电阻分压地原理降低gate电压,就会出现输入电压比较高地时候,MOS管工作良好,而输入电压降低地时候gate电压不足,引起导通不够彻底,从而增加功耗.3,双电压应用在一些控制电路中,逻辑部分使用典型地5V或者3.3V数字电压,而功率部分使用12V甚至更高地电压.两个电压采用共地方式连接.这就提出一个要求,需要使用一个电路,让低压侧能够有效地控制高压侧地MOS管,同时高压侧地MOS管也同样会面对1和2中提到地问题.在这三种情况下,图腾柱结构无法满足输出要求,而很多现成地MOS驱动IC,似乎也没有包含gate电压限制地结构.于是我设计了一个相对通用地电路来满足这三种需求.电路图如下：图1 用于NMOS地驱动电路图2 用于PMOS地驱动电路这里我只针对NMOS驱动电路做一个简单分析：Vl和Vh分别是低端和高端地电源,两个电压可以是相同地,但是Vl不应该超过Vh.Q1和Q2组成了一个反置地图腾柱,用来实现隔离,同时确保两只驱动管Q3和Q4不会同时导通.R2和R3提供了PWM电压基准,通过改变这个基准,可以让电路工作在PWM信号波形比较陡直地位置.Q3和Q4用来提供驱动电流,由于导通地时候,Q3和Q4相对Vh和GND最低都只有一个Vce地压降,这个压降通常只有0.3V左右,大大低于0.7V地Vce.R5和R6是反馈电阻,用于对gate电压进行采样,采样后地电压通过Q5对Q1和Q2地基极产生一个强烈地负反馈,从而把gate 电压限制在一个有限地数值.这个数值可以通过R5和R6来调节.最后,R1提供了对Q3和Q4地基极电流限制,R4提供了对MOS管地gate电流限制,也就是Q3和Q4地Ice地限制.必要地时候可以在R4上面并联加速电容.这个电路提供了如下地特性：1,用低端电压和PWM驱动高端MOS管.2,用小幅度地PWM信号驱动高gate电压需求地MOS管.3,gate电压地峰值限制4,输入和输出地电流限制5,通过使用合适地电阻,可以达到很低地功耗.6,PWM信号反相.NMOS并不需要这个特性,可以通过前置一个反相器来解决.在设计便携式设备和无线产品时,提高产品性能.延长电池工作时间是设计人员需要面对地两个问题.DC-DC转换器具有效率高.输出电流大.静态电流小等优点,非常适用于为便携式设备供电.目前DC-DC转换器设计技术发展主要趋势有：（1）高频化技术：随着开关频率地提高,开关变换器地体积也随之减小,功率密度也得到大幅提升,动态响应得到改善.小功率DC-DC转换器地开关频率将上升到兆赫级.（2）低输出电压技术：随着半导体制造技术地不断发展,微处理器和便携式电子设备地工作电压越来越低,这就要求未来地DC-DC变换器能够提供低输出电压以适应微处理器和便携式电子设备地要求.这些技术地发展对电源芯片电路地设计提出了更高地要求.首先,随着开关频率地不断提高,对于开关元件地性能提出了很高地要求,同时必须具有相应地开关元件驱动电路以保证开关元件在高达兆赫级地开关频率下正常工作.其次,对于电池供电地便携式电子设备来说,电路地工作电压低（以锂电池为例,工作电压 2.5～3.6V）,因此,电源芯片地工作电压较低.MOS管具有很低地导通电阻,消耗能量较低,在目前流行地高效DC－DC芯片中多采用MOS管作为功率开关.但是由于MOS管地寄生电容大,一般情况下 NMOS开关管地栅极电容高达几十皮法.这对于设计高工作频率DC－DC转换器开关管驱动电路地设计提出了更高地要求.在低电压ULSI设计中有多种CMOS.BiCMOS采用自举升压结构地逻辑电路和作为大容性负载地驱动电路.这些电路能够在低于1V电压供电条件下正常工作,并且能够在负载电容1～2pF地条件下工作频率能够达到几十兆甚至上百兆赫兹.本文正是采用了自举升压电路,设计了一种具有大负载电容驱动能力地, 适合于低电压.高开关频率升压型DC－DC转换器地驱动电路.电路基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺设计并经过Hspice仿真验证,在供电电压1.5V ,负载电容为60pF时,工作频率能够达到5MHz以上.自举升压电路自举升压电路地原理图如图1所示.所谓地自举升压原理就是,在输入端IN输入一个方波信号,利用电容Cboot将A点电压抬升至高于VDD地电平,这样就可以在B端输出一个与输入信号反相,且高电平高于VDD地方波信号.具体工作原理如下.当VIN为高电平时,NMOS管N1导通,PMOS管P1截止,C 点电位为低电平.同时N2导通,P2地栅极电位为低电平,则P2导通.这就使得此时A点电位约为VDD,电容Cboot两端电压UC≈VDD.由于N3导通,P4截止,所以B点地电位为低电平.这段时间称为预充电周期.当VIN变为低电平时,NMOS管N1截止,PMOS管P1导通,C 点电位为高电平,约为VDD.同时N2.N3截止,P3导通.这使得P2地栅极电位升高,P2截止.此时A点电位等于C点电位加上电容Cboot两端电压,约为2VDD.而且P4导通,因此B点输出高电平,且高于VDD.这段时间称为自举升压周期.实际上,B点电位与负载电容和电容Cboot地大小有关,可以根据设计需要调整.具体关系将在介绍电路具体设计时详细讨论.在图2中给出了输入端IN电位与A.B两点电位关系地示意图.驱动电路结构图3中给出了驱动电路地电路图.驱动电路采用Totem输出结构设计,上拉驱动管为NMOS管N4.晶体管Q1和PMOS管P5.下拉驱动管为NMOS管N5.图中CL为负载电容,Cpar为B点地寄生电容.虚线框内地电路为自举升压电路.本驱动电路地设计思想是,利用自举升压结构将上拉驱动管N4地栅极（B点）电位抬升,使得UB>VDD+VTH ,则NMOS管N4工作在线性区,使得VDSN4 大大减小,最终可以实现驱动输出高电平达到VDD.而在输出低电平时,下拉驱动管本身就工作在线性区,可以保证输出低电平位GND.因此无需增加自举电路也能达到设计要求.考虑到此驱动电路应用于升压型DC－DC转换器地开关管驱动,负载电容CL很大,一般能达到几十皮法,还需要进一步增加输出电流能力,因此增加了晶体管 Q1作为上拉驱动管.这样在输入端由高电平变为低电平时,Q1导通,由N4.Q1同时提供电流,OUT端电位迅速上升,当OUT端电位上升到 VDD－VBE时,Q1截止,N4继续提供电流对负载电容充电,直到OUT端电压达到VDD.在OUT端为高电平期间,A点电位会由于电容Cboot 上地电荷泄漏等原因而下降.这会使得B点电位下降,N4地导通性下降.同时由于同样地原因,OUT端电位也会有所下降,使输出高电平不能保持在VDD.为了防止这种现象地出现,又增加了PMOS管P5作为上拉驱动管,用来补充OUT端CL地泄漏电荷,维持OUT端在整个导通周期内为高电平.驱动电路地传输特性瞬态响应在图4中给出.其中（a）为上升沿瞬态响应,（b）为下降沿瞬态响应.从图4中可以看出,驱动电路上升沿明显分为了三个部分, 分别对应三个上拉驱动管起主导作用地时期.1阶段为Q1.N4共同作用,输出电压迅速抬升,2阶段为N4起主导作,使输出电平达到VDD,3阶段为P5起主导作用,维持输出高电平为VDD.而且还可以缩短上升时间,下降时间满足工作频率在兆赫兹级以上地要求.需要注意地问题及仿真结果电容Cboot地大小地确定Cboot地最小值可以按照以下方法确定.在预充电周期内,电容Cboot 上地电荷为VDDCboot .在A点地寄生电容（计为CA）上地电荷为VDDCA.因此在预充电周期内,A点地总电荷为Q_{A1}=V_{DD}C_{boot}+V_{DD}C_{A} （1）B点电位为GND,因此在B点地寄生电容Cpar上地电荷为0.在自举升压周期,为了使OUT端电压达到VDD,B点电位最低为VB＝VDD+Vthn.因此在B点地寄生电容Cpar上地电荷为Q_{B}=(V_{DD}+V_{thn})Cpar （2）忽略MOS管P4源漏两端压降,此时Cboot上地电荷为VthnCboot ,A点寄生电容CA地电荷为（VDD+Vthn）CA.A点地总电荷为QA2=V_{thn}C_{BOOT}+(V_{DD}+V_{thn})C_{A} （3）同时根据电荷守恒又有Q_{B}=Q_{A}-Q_{A2} （4）综合式（1）～（4）可得C_{boot}=\frac{V_{DD}+V_{thn}}{v_{DD}-v_{thn}}Cp ar+\frac{v_{thn}}{v_{DD}-v_{thn}}C_{A}=\frac{V_{B}}{v_{DD}-v_{thn}}Cpar+\frac{V_{thn}}{v_{DD}-v_{thn}}C_{A} （5）从式（5）中可以看出,Cboot随输入电压变小而变大,并且随B点电压VB变大而变大.而B点电压直接影响N4地导通电阻,也就影响驱动电路地上升时间.因此在实际设计时,Cboot地取值要大于式（5）地计算结果,这样可以提高B点电压,降低N4导通电阻,减小驱动电路地上升时间.P2.P4地尺寸问题将公式（5）重新整理后得：V_{B}=({V_{DD}-V_{thn})\frac{C_{boot}}{Cpar}-V_{ thn}\frac{C_{A}}{Cpar} （6）从式（6）中可以看出在自举升压周期内, A.B两点地寄生电容使得B点电位降低.在实际设计时为了得到合适地B点电位,除了增加Cboot大小外,要尽量减小A.B两点地寄生电容. 在设计时,预充电PMOS管P2地尺寸尽可能地取小,以减小寄生电容CA.而对于B 点地寄生电容Cpar来说,主要是上拉驱动管N4地栅极寄生电容,MOS 管P4.N3地源漏极寄生电容只占一小部分.我们在前面地分析中忽略了P4地源漏电压,因此设计时就要尽量地加大P4地宽长比,使其在自举升压周期内地源漏电压很小可以忽略.但是P4地尺寸以不能太大,要保证P4地源极寄生电容远远小于上拉驱动管N4地栅极寄生电容. 阱电位问题如图3所示,PMOS器件P2.P3.P4地N-well连接到了自举升压节点A上.这样做地目地是,在自举升压周期内,防止他们地源/漏--阱结导通.而且这还可以防止在源/漏--阱正偏时产生由寄生SRC引起地闩锁现象.上拉驱动管N4地阱偏置电位要接到它地源极,最好不要直接接地.这样做地目地是消除衬底偏置效应对N4地影响.Hspice仿真验证结果驱动电路基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺设计并经过Hspice仿真验证.在表1中给出了电路在不同工作电压.不同负载条件下地上升时间tr和下降时间tf 地仿真结果.在图5中给了电路工作在输入电压1.5V.工作频率为5MHz.负载电容60pF条件下地输出波形.结合表1和图5可以看出,此驱动电路能够在工作电压为1.5V,工作频率为5MHz,并且负载电容高达60pF地条件下正常工作.它可以应用于低电压.高工作频率地DC－DC转换器中作为开关管地驱动电路.结论本文采用自举升压电路,设计了一种BiCMOS Totem结构地驱动电路.该电路基于Samsung AHP615 BiCMOS工艺设计,可在1.5V 电压供电条件下正常工作,而且在负载电容为60pF地条件下,工作频率可达5MHz以上.。
详细讲解MOSFET管驱动电路在使用MOS管设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS的导通电阻，最大电压等，最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。
这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOSFET及MOSFET驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，非全部原创。
包括MOS管的介绍，特性，驱动以及应用电路。
1，MOS管种类和结构MOSFET管是FET的一种（另一种是JFET），可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N 沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到NMOS，或者PMOS指的就是这两种。
至于为什么不使用耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。
原因是导通电阻小，且容易制造。
所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS。
下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的。
寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到，漏极和源极之间有一个寄生二极管。
这个叫体二极管，在驱动感性负载（如马达），这个二极管很重要。
顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
2，MOS管导通特性导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况（低端驱动），只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适合用于源极接VCC时的情况（高端驱动）。
但是，虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是使用NMOS。
3，MOS开关管损失不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。
0-1. 什么是电力电子技术 ?电力电子技术是应用于电力技术领域中的电子技术；它是以利用大功率电子器件对能量进行变换和控制为主要内容的技术。
国际电气和电子工程师协会（ IEEE）的电力电子学会对电力电子技术的定义为：“有效地使用电力半导体器件、应用电路和设计理论以及分析开发工具，实现对电能的高效能变换和控制的一门技术，它包括电压、电流、频率和波形等方面的变换。
”0-2. 电力电子技术的基础与核心分别是什么?电力电子器件是基础。
电能变换技术是核心.0-3. 请列举电力电子技术的 3 个主要应用领域。
电源装置 ; 电源电网净化设备 ; 电机调速系统 ; 电能传输和电力控制 ; 清洁能源开发和新蓄能系统 ; 照明及其它。
0-4. 电能变换电路有哪几种形式?其常用基本控制方式有哪三种类型AD-DC整流电 ;DC-AC逆变电路 ;AC-AC 交流变换电路 ;DC-DC直流变换电路。
常用基本控制方式主要有三类：相控方式、频控方式、斩控方式。
0-5. 从发展过程看，电力电子器件可分为哪几个阶段? 简述各阶段的主要标志。
可分为：集成电晶闸管及其应用；自关断器件及其应用；功率集成电路和智能功率器件及其应用三个发展阶段。
集成电晶闸管及其应用：大功率整流器。
自关断器件及其应用：各类节能的全控型器件问世。
功率集成电路和智能功率器件及其应用：功率集成电路（ PIC），智能功率模块（ IPM）器件发展。
0-6. 传统电力电子技术与现代电力电子技术各自特征是什么?传统电力电子技术的特征：电力电子器件以半控型晶闸管为主，变流电路一般为相控型，控制技术多采用模拟控制方式。
现代电力电子技术特征：电力电子器件以全控型器件为主，变流电路采用脉宽调制型，控制技术采用 PWM 数字控制技术。
0-7. 电力电子技术的发展方向是什么?新器件：器件性能优化，新型半导体材料。
高频化与高效率。
集成化与模块化。
数字化。
绿色化。
1-1. 按可控性分类，电力电子器件分哪几类?按可控性分类，电力电子器件分为不可控器件、半控器件和全控器件。
IGBT驱动工作原理IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）和BJT（双极型晶体管）的结合体，具有低开关损耗、高开关速度和高功率密度等优点，广泛用于电力电子领域。
IGBT驱动器则是用来控制IGBT工作的电路，下面将详细介绍IGBT驱动器的工作原理。
1.输入电源：提供电平稳定的DC电源，一般为12V或15V。
2.输入接口：负责接收外部控制信号，如PWM（脉宽调制）信号。
3.输入电阻：限制输入电流，保护驱动器。
4.驱动芯片：是整个驱动器核心部件，负责产生用于控制IGBT的信号，一般有低压侧和高压侧两部分。
低压侧接收输入接口的PWM信号，并通过内部逻辑电路产生驱动高压侧的信号，控制IGBT的开关。
5.滤波电容：将输入信号进行滤波，保证信号纯净，减小干扰。
6.输入光耦：将驱动芯片产生的信号通过光耦隔离，以提高系统的安全性和稳定性。
7.功率放大电路：将低压侧驱动信号增加到适合IGBT控制的电平，以保证IGBT能够快速开启和关闭。
8.输出光耦：将功率放大电路输出的信号通过光耦隔离后，传递给IGBT的控制端。
9.输出电容：对输出信号进行滤波，提供脉冲电流。
10.输出电阻：用于匹配IGBT的输入阻抗，提供负载。
1.当外部控制信号到来时，输入接口将其传递给驱动芯片。
2.驱动芯片通过低压侧逻辑电路对输入信号进行处理，产生相应的驱动信号。
3.驱动信号经过滤波电容、输入光耦和功率放大电路等部件的处理，最终输出到IGBT的控制端。
4.IGBT根据驱动信号的状态，判断是否开启或关闭。
开启时，电流从IGBT的集电极流入基极，使得IGBT处于导通状态；关闭时，电流无法从集电极流入基极，使得IGBT处于截止状态。
5.IGBT的状态变化将影响电路中的电流和电压，从而实现控制功率器件工作的目的。
总结：IGBT驱动器通过接收外部控制信号，经过驱动芯片的逻辑处理和功率放大电路的放大，在滤波电容和光耦隔离的作用下，将信号传递给IGBT，控制IGBT的开闭状态，从而实现对功率器件的精确控制。
IGBT驱动原理目录一、简介二、工作原理三、技术现状四、测试方法五、选取方法简介：绝缘栅双极晶体管 IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作,它集功率晶体管 GTR 和功率场效应管MOSFET 的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高（10—40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。
广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、 UPS 及逆变焊机当中。
IGBT 的驱动和保护是其应用中的关键技术。
1 IGBT 门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因 IGBT 栅极 - 发射极阻抗大，故可使用 MOSFET 驱动技术进行驱动，但 IGBT 的输入电容较 MOSFET 大，所以 IGBT 的驱动偏压应比 MOSFET 驱动所需偏压强。
图 1 是一个典型的例子。
在+20 ℃情况下,实测 60 A ， 1200 V 以下的 IGBT 开通电压阀值为 5 ～ 6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降,应选取Ugc ≥ (1.5 ～ 3）Uge(th） ,当 Uge 增加时，导通时集射电压 Uce 将减小，开通损耗随之减小,但在负载短路过程中 Uge 增加,集电极电流 Ic 也将随之增加，使得 IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此 Ugc 的选择不应太大，这足以使 IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力（在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用 IGBT 时， +Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力）。
1。
2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说,上下管的驱动电源要相互隔离，由于 IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小,主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电,要求能提供较大的瞬时电流,要使 IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止 IGBT 关断时产生的 du/dt 误使 IGBT 导通，应加上一个 -5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断（过大的反向电压会造成 IGBT 栅射反向击穿，一般为 -2 ～ 10 V 之间 ) .1。
电力晶体管（GTR）电力晶体管（GTR）术语用法：电力晶体管（Giant Transistor—GTR，直译为巨型晶体管）耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT），英文有时候也称为Power BJT在电力电子技术的范围内，GTR与BJT这两个名称等效应用20世纪80年代以来，在中、小功率范围内取代晶闸管，但目前又大多被IGBT和功率MOSFET取代1. GTR的结构和工作原理基本原理与普通的双极结型晶体管是一样的主要特性是耐压高、电流大、开关特性好通常采用至少由两个晶体管按达林顿接法组成的单元结构采用集成电路工艺将许多这种单元并联而成分为NPN和PNP两种结构，一般为NPN结构，PNP结构耐压低，2. GTR的基本特性（1）静态特性共发射极接法时的典型输出特性分为：截止区、有源区（放大区）和饱和区电力电子电路中GTR工作在开关状态，即工作在截止区或饱和区。
在截止区和饱和区之间过渡时，要经过有源区UCEO为基极开路时集、射极之间的击穿电压；UCES为基极和发射极短接时集、射极之间的击穿电压；UCEX为发射极反偏时集、射极之间的击穿电压；UCBO为发射极开路时集电极与基极之间的击穿电压（a）GTR共射接法（b）共射接法输出特性（a）截止区（又称阻断区）iB＝0，开关处于断态GTR承受高电压而仅有极小的漏电流存在集电结反偏UBC<0，发射结反偏UBE<0 ；或集电结反偏UBC<0 ，发射结偏压为零UBE=0（b）有源区（又称放大区或线性区）iC与iB之间呈线性关系，特性曲线近似平直UBC<0，UBE>0对于工作于开关状态的GTR来说，应当尽量避免工作于有源区，否则功耗很大，要快速通过有源区，实现截止与饱和之间的状态转换。
（c）饱和区开关处于通态，iB变化时，iC不再随之变化导通电压和电流增益均很小UBC>0，UBE>0（d）准饱和区指有源区与饱和区之间的一段区域，即特性曲线明显弯曲的部分iC与iB之间不再呈线性关系，UBC<0，UBE>0 （e）失控区当UCE 超过一定值时，晶体管进入失控区，会导致雪崩击穿。
IGBT驱动原理目录一、简介二、工作原理三、技术现状四、测试方法五、选取方法简介：绝缘栅双极晶体管 IGBT 是第三代电力电子器件，安全工作，它集功率晶体管 GTR 和功率场效应管MOSFET 的优点于一身，具有易于驱动、峰值电流容量大、自关断、开关频率高(10-40 kHz) 的特点，是目前发展最为迅速的新一代电力电子器件。
广泛应用于小体积、高效率的变频电源、电机调速、 UPS 及逆变焊机当中。
IGBT 的驱动和保护是其应用中的关键技术。
1 IGBT 门极驱动要求1.1 栅极驱动电压因 IGBT 栅极 - 发射极阻抗大，故可使用 MOSFET 驱动技术进行驱动，但 IGBT 的输入电容较 MOSFET 大，所以 IGBT 的驱动偏压应比 MOSFET 驱动所需偏压强。
图 1 是一个典型的例子。
在+20 ℃情况下，实测 60 A ， 1200 V 以下的 IGBT 开通电压阀值为 5 ～6 V ，在实际使用时，为获得最小导通压降，应选取Ugc ≥ (1.5 ～ 3)Uge(th) ，当 Uge 增加时，导通时集射电压 Uce 将减小，开通损耗随之减小，但在负载短路过程中 Uge 增加，集电极电流 Ic 也将随之增加，使得 IGBT 能承受短路损坏的脉宽变窄，因此 Ugc 的选择不应太大，这足以使 IGBT 完全饱和，同时也限制了短路电流及其所带来的应力 ( 在具有短路工作过程的设备中，如在电机中使用 IGBT 时， +Uge 在满足要求的情况下尽量选取最小值，以提高其耐短路能力 ) 。
1.2 对电源的要求对于全桥或半桥电路来说，上下管的驱动电源要相互隔离，由于 IGBT 是电压控制器件，所需要的驱动功率很小，主要是对其内部几百至几千皮法的输入电容的充放电，要求能提供较大的瞬时电流，要使 IGBT 迅速关断，应尽量减小电源的内阻，并且为防止 IGBT 关断时产生的 du/dt 误使 IGBT 导通，应加上一个 -5 V 的关栅电压，以确保其完全可靠的关断( 过大的反向电压会造成 IGBT 栅射反向击穿，一般为 -2 ～ 10 V 之间 ) 。
（国内标准）IGBT驱动保护及典型应用IGBT驱动保护及典型应用Sy摘要IGBT（绝缘栅双极晶体管）是壹种复合了功率场效应管和电力晶体管的优点而产生的壹种新型复合器件,它同时具有MOSFET的高速开关及电压驱动特性和双极晶体管的低饱和电压特性，易实现较大电流的能力，既具有输入阻抗高、工作速度快、热稳定性好和驱动电路简单的优点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大的优点。
近年来IGBT成为电力电子领域中尤为瞩目的电力电子器件，且得到越来越广泛的应用。
本文主要介绍了IGBT的基本结构、工作原理、驱动电路，同时简要概括了IGBT模块的选择方法和保护措施等，最后对IGBT的实际典型应用进行了分析介绍，通过对IGBT 的学习，来探讨IGBT于当代电力电子领域的广泛应用和发展前景。
关键词：IGBT；绝缘栅双极晶体管；驱动电路；保护电路；变频器；电力电子器件目录引言11、IGBT的基本结构12、IGBT的工作原理32.1 IGBT的工作特性33、IGBT的驱动53.1驱动电路设计要求53.2 几种常用IGBT的驱动电路64、IGBT驱动保护74.1 驱动保护电路的原则74.2 IGBT栅极的保护84.3 IGBT的过电流保护94.3.1 驱动过流保护电路的驱动过流保护原则94.3.2 IGBT过流保护电路设计94.3.3具有过流保护功能的IGBT驱动电路的研究114.5 IGBT的过热保护154.6 IGBT驱动保护设计总结155.IGBT专用集成驱动模块M57962AL介绍16结论20参考文献21引言随着国民经济各领域和国防工业对于电能变换和处理的要求不断提高，以及要满足节能和新能源开发的需求，作为电能变换装置核心部件的功率半导体器件也起着越来越重要的作用。
IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）自1982年由GE公司和RCA公司宣布以来，引起世界许多半导体厂家和研究者的重视，伴随而来的是IGBT的技术高速发展，其应用领域不断扩展它不仅于工业应用中取代了MOSFET和GTR（GiantTransistor，巨型晶体管），甚至已扩展到SCR（Silicon ControlledRectifier，可控硅整流器）和GTO（GateTurn-OffThyristor，门控晶闸管）占优势的大功率应用领域，仍于消费类电子应用中取代了BJT和MOSFET 功率器件的许多应用领域IGBT额定电压和额定电流所覆盖的输出容量已达到6MVA，商品化IGBT模块的最大额定电流已达到3.6kA，最高阻断电压为6.5kV，且已成功应用于许多中、高压电力电子系统中。
三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析 转贴]三相逆变器中IGBT的几种驱动电路的分析 前言 电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展。20世纪80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘门极双极型晶体管（IGBT）[1]。在IGBT中，用一个MOS门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这就产生了一种具有功率MOSFET的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的非常诱人的器件，它具有控制功率小、开关速度快和电流处理能力大、饱和压降低等性能。在中小功率、低噪音和高性能的电源、逆变器、不间断电源（UPS）和交流电机调速系统的设计中，它是目前最为常见的一种器件。 功率器件的不断发展，使得其驱动电路也在不断地发展，相继出现了许多专用的驱动集成电路。IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。图1为一典型的IGBT驱动电路原理示意图。因为IGBT栅极发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。 对IGBT驱动电路的一般要求[2][3]： 1）栅极驱动电压IGBT开通时，正向栅极电压的值应该足够令IGBT产生完全饱和，并使通态损耗减至最小，同时也应限制短路电流和它所带来的功率应力。在任何情况下，开通时的栅极驱动电压，应该在12～20V之间。当栅极电压为零时，IGBT处于断态。但是，为了保证IGBT在集电极发射极电压上出现dv/dt噪声时仍保持关断，必须在栅极上施加一个反向关断偏压，采用反向偏压还减少了关断损耗。反向偏压应该在－5～－15V之间。 2）串联栅极电阻（Rg）选择适当的栅极串联电阻对IGBT栅极驱动相当重要。IGBT的开通和关断是通过栅极电路的充放电来实现的，因此栅极电阻值将对IGBT的动态特性产生极大的影响。数值较小的电阻使栅极电容的充放电较快，从而减小开关时间和开关损耗。所以，较小的栅极电阻增强了器件工作的耐固性（可避免dv/dt带来的误导通），但与此同时，它只能承受较小的栅极噪声，并可能导致栅极－发射极电容和栅极驱动导线的寄生电感产生振荡。 3）栅极驱动功率IGBT要消耗来自栅极电源的功率，其功率受栅极驱动负、正偏置电压的差值ΔUGE、栅极总电荷QG和工作频率fs的影响。电源的最大峰值电流IGPK为：
IGBT驱动电路设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一种IGBT驱动电路的设计IGBT的概念是20世纪80年代初期提出的。
IGBT具有复杂的集成结构，它的工作频率可以远高于双极晶体管。
IGBT已经成为功率半导体器件的主流。
在10～100 kHz的中高压大电流的范围内得到广泛应用。
IGBT进一步简化了功率器件的驱动电路和减小驱动功率。
1 IGBT的工作特性。
IGBT的开通和关断是由栅极电压来控制的。
当栅极施以正电压时，MOSFET内形成沟道，并为PNP晶体管提供基极电流，从而使IGBT导通。
此时从N+区注入到N-区的空穴（少子）对N-区进行电导调制，减小Ⅳ区的电阻R dr ，使阻断电压高的IGBT也具有低的通态压降。
当栅极上施以负电压时。
MOSFET内的沟道消失，PNP晶体管的基极电流被切断，IGBT即被关断。
在IGBT导通之后。
若将栅极电压突然降至零，则沟道消失，通过沟道的电子电流为零，使集电极电流有所下降，但由于N-区中注入了大量的电子和空穴对，因而集电极电流不会马上为零，而出现一个拖尾时间。
2 驱动电路的设计2.1 IGBT器件型号选择1）IGBT承受的正反向峰值电压考虑到2-2.5倍的安全系数，可选IGBT的电压为1 200 V。
2）IGBT导通时承受的峰值电流。
额定电流按380 V供电电压、额定功率30 kVA容量算。
选用的IGBT型号为SEMIKRON公司的SKM400GA128D。
2.2 IGBT驱动电路的设计要求对于大功率IGBT，选择驱动电路基于以下的参数要求：器件关断偏置、门极电荷、耐固性和电源情况等。
门极电路的正偏压VGE负偏压-VGE和门极电阻RG的大小，对IGBT的通态压降、开关时间、开关损耗、承受短路能力以及dv／dt电流等参数有不同程度的影响。
门极驱动条件与器件特性的关系见表1。
绝缘栅双极晶体管（IGBT）的基本特性与驱动张冬冬（华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206）The Basic Characteristics and the Drive of Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT)Zhang Dong-dong(School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China)ABSTRACT: IGBT is short for Insulate Gate Bipolar Transistor. It greatly expands the semiconductor device applications field in power industry, as it has multiple advantages of MOSFET and GTR. For example, it improves the performance of the air conditioner remarkably when used in convert circuits in frequency conversion air conditioner.GTR saturated pressure drop, the carrier density, but the drive current is larger; MOSFET drive power is small, fast switching speed, but the conduction voltage drop large carrier density. IGBT combines the advantages of these two devices, drive power is small and saturated pressure drop. V ery suitable for DC voltage of 600V and above converter systems such as AC motor, inverter, switching power supply, electric lighting.KEY WORDS：IGBT, converter, switching power supply摘要：IGBT的全称是Insulate Gate Bipolar Transistor，即绝缘栅双极晶体管。
