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驅動電路(Drive Circuit),位於主電路控制電路之間,用來對控制電路的信號進行放大的中間電路(即放大控制電路的信號使其能夠驅動功率晶體管),稱為驅動電路。

驅動電路的作用:將控制電路輸出的PWM脈衝放大到足以驅動功率晶體管—開關功率放大作用。

中文名:驅動電路

外文名:Drive Circuit

位 置:主電路和控制電路之間

目 的:對控制電路的信號進行放大

所屬學科:電機工程

目錄

驅動電路的介紹

基本任務

驅動電路的基本任務,就是將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標的要求,轉換為加在電力電子器件控制端和公共端之間,可以使其開通或關斷的信號。對半控型器件只需提供開通控制信號,對全控型器件則既要提供開通控制信號,又要提供關斷控制信號,以保證器件按要求可靠導通或關斷。

優良的驅動電路對變換器性能的影響:

1.提高系統可靠性

2.提高變換效率(開關器件開關、導通損耗)

3.減小開關器件應力(開/關過程中)

4.降低EMI/EMC

驅動電路隔離措施

驅動電路為什麼要採取隔離措施

安規問題,驅動電路副邊與主電路有耦合關係,而驅動原邊是與控制電路連在一起, 主電路是一次電路,控制電路是ELV電路, 一次電路和ELV電路之間要做加強絕緣,實現絕緣要求一般就採取變壓器光耦等隔離措施。

驅動電路採取隔離措施的條件

控制參考地與驅動信號參考地(e極) 同—驅動電路無需隔離;

控制參考地與驅動信號參考地(e極)不同—驅動電路應隔離

驅動電路隔離技術

驅動電路隔離技術一般使用光電耦合器或隔離變壓器(光耦合;磁耦合)。 ;[1] 由於 MOSFET 的工作頻率及輸入阻抗高,容易被干擾,故驅動電路應具有良好的電氣隔離性能,以實現主電路與控制電路之間的隔離,使之具有較強的抗干擾能力,避免功率級電路對控制信號的干擾。

光耦隔離驅動可分為電磁隔離光電隔離。採用脈衝變壓器實現電路的電磁隔離,是一種電路簡單可靠,又具有電氣隔離作用的電路,但其對脈衝的寬度有較大限制,若脈衝過寬,磁飽和效應可能使一次繞組的電流突然增大,甚至使其燒毀,而若脈衝過窄,為驅動柵極關斷所存儲的能量可能不夠。光電隔 離,是利用光耦合器將控制信號迴路和驅動迴路隔離開。該驅動電路輸出阻抗較小,解決了柵極驅動源低阻抗的問題,但由於光耦合器響應速度較慢,因而其開關延遲時間較長,限制了適應頻率。

光耦指的是可隔離交流或直流信號KCB EA。

1.由IF控制Ic;電流傳輸比CTR-Current Transfer Ratio

2.輸入輸出特性與普通三極管相似,電流傳輸比Ic/IF比三極管「β 」小;   

3.可在線性區, 也可在開關狀態。 驅動電路中, 一般工作在開關狀態。

光耦的特點

1. 參數設計簡單   

2. 輸出端需要隔離驅動電源   

3. 驅動功率有限

磁耦合-變壓器隔離

磁耦合:用於傳送較低頻信號時—調製/解調

磁耦合的特點:

1.既可傳遞信號又可傳遞功率   

2.頻率越高,體積越小-適合高頻應用

雙極性晶體管驅動電路的要求

最佳驅動特性和驅動電流波形

1.開通時: 基極電流有快速上升沿和過沖—加速開通,減小開通損耗;   

2.導通期間:足夠的基極電流,使晶體管任意負載飽和導通—低導通損耗;

關斷前調整基極電流,使晶體管處於臨界飽和導通—減小 , 關斷快;

3.關斷瞬時:

足夠、反向基極電流—迅速抽出基區剩餘載流子,減小 ;反偏截止電壓,使ic迅速下降,減小 。

恆流驅動電路

恆定電路基極電流恆定,功率管飽和導通。

恆流驅動優點:優點: 電路簡單;   

恆流驅動缺點:輕載時深度飽和,關斷時間長。

驅動電路實質

驅動電路的實質是給柵極電容充放電。 ;[2]

開通

1.驅動電壓足夠高,一般>10V;(減小RDS(on))

2.足夠的瞬態驅動電流,快的上升沿; (加速開通)

3.驅動電路內阻抗小。 (加速開通)   

關斷:

1. 足夠的瞬態驅動電流,快的下降沿; (加速關斷)

2. 驅動電路內阻抗小。 (加速關斷)

3. 驅動加負壓。 (防止誤導通)

驅動電路的應用

LED的應用離不開它所需要的驅動控制電路,通過驅動電路來獲得良好而平穩的電流,使LED顯示更加均勻、漂亮,滿足各種場合的應用要求。 [3]


視頻

無驅動電路的步進電機 簡易的小試驗

參考文獻

  1. 中國知網.2014-06,引用日期2018-01-13
  2. [王兆安,劉進軍 .電力電子技術第5版:機械工業出版社 , 2009-7-1]
  3. 中國知網.2010-05,引用日期2018-01-13