在大功率GTR组成的开关电路中为什么要加缓冲电路

GTR的作用是什么~

电力晶体管按英文Giant Transistor直译为巨型晶体管Giant Transistor——GTR，是一种耐高电压、大电流的双极结型晶体管（Bipolar Junction Transistor—BJT），所以有时也称为Power BJT；其特性有：耐压高，电流大，开关特性好，但驱动电路复杂，驱动功率大；GTR和普通双极结型晶体管的工作原理是一样的。
GTR基极驱动电路
(1)对基极驱动电路的要求
①实现主电路与控制电路间的电隔离。
②导通时，基极正向驱动电流应有足够陡的前沿，并有一定幅度的强制电流，以加速开通过程，减小开通损耗。
③GTR导通期，基极电流都应使GTR处在临界饱和状态，这样既可降低导通饱和压降，又可缩短关断时间。
④在使GTR关断时，应向基极提供足够大的反向基极电流，以加快关断速度，减小关断损耗。
⑤应有较强的抗干扰能力，并有一定的保护功能。
(2)基极驱动电路

图4-12 实用的GTR驱动电路
2．集成化驱动
集成化驱动电路克服了一般电路元件多、电路复杂、稳定性差和使用不便的缺点，还增加了保护功能。
3．GTR的保护电路
开关频率较高，采用快熔保护是无效的。一般采用缓冲电路。主要有RC缓冲电路、充放电型R、C、VD缓冲电路和阻止放电型R、C、VD缓冲电路三种形式，如图4-13所示。

a) b) c)
图4-13 GTR的缓冲电路
图4-13a所示RC缓冲电路只适用于小容量的GTR(电流10 A以下)。图4-13b所示充放电型R、C、VD缓冲电路用于大容量的GTR。图4-13c所示阻止放电型R、C、VD缓冲电路，较常用于大容量GTR和高频开关电路，其最大优点是缓冲产生的损耗小。

1）GTR的驱动电路
在实际应用中，GTR的基板驱动电路种类很多，但都应该满足以下几点要求：
①GTR开通时要采用强驱动，即应有一定的过饱和和前沿较陡的驱动电路，以缩短开通时间，减小开通功耗。过饱和系数一般为1.5—2。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
②GTR导通后应相应减小驱动电流，使GTR处于准饱和状态，以降低驱动功耗，减小存储空间。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　③GTR关断时要提供较大的反向基板电流，以迅速抽取基区的剩余载流子，缩短关断时间。反向驱动系数一般为1—2。
④GTR关断期间要维持一定的反向偏置电压。在GTR开通前，反偏置电压应为零。
⑤驱动电路应采用措施，使主电路和控制电路隔离；同时，应设置自动保护，防止GTR因过流而进入线性工作区，以免功耗过大发热而损坏。
2）IGBT模块
①集电极—发射极额定电压UCES：栅极—发射极短路时，IGBT集成电极与发射极所能承受的耐压值，这个电压值是生产厂商根据器件雪崩击穿电压而规定的，UCES应小于或等于雪崩击穿电压。
②栅极—发射极额定电压 UCES：IGBT是电压控制器件，UCES是栅极控制信号的电压额定值。目前IGBT的UCES值一般为+20V，使用中栅极控制电压应小于此值。
③额定集电极电流IC：该参数是IGBT饱和导通时，允许管子流过的持续最大电流。
④集电极—发射极饱和电压降UCE（Sat）：UCE（Sat）是指IGBT正常饱和时，集电极—发射极之间的电压降。通常UCE（Sat）值2.5—3.5V，该值越小，管子的功率损耗越小。
⑤开关频率：开关频率可以通过给出的导通时间Ton，下降时间tf和关断时间toff估算出来，一般IGBT的开关频率小开100KHz，通常工作在30—40KHz，这比GTR要高得多。
3）IPM模块
智能功率模块IPM是将主开关器件、续流二极管、驱动电路、过流保护电路、过热保护电路和短路保护电路以及驱动电源不足保护电路、接口电路等集成在同一封装内，形成了高度集成的智能功率集成电路。它的主要特点体现在控制功能、保护功能和接口功能方面。
① 驱动电路
在智能功率模块IPM内部设置了高性能的驱动电路，具有出现故障后自动软关断IGBT的功能，同时，由于结构紧凑，驱动电路与IGBT之间距离极短，抗干扰能力强，输出阻抗又很低，不需要加反偏压，简化了驱动电路电源，仅需要提供一组下桥臂的公共电源和三组上桥臂的独立浮“地”电源。
②欠压保护
每个驱动电路都具有欠压（UV）保护功能，无论什么原因，只要驱动电路电源UCC低于欠电压阈值UUV，时间超过10ms，智能功率模块IPM就会关断，同时输出一个故障报警信号。
③ 过热保护
智能功率模块IPM内部绝缘基板上设有温度传感器，如果温度超过过热断开阈值时，智能功率模块IPM内部的保护电路就会阻止门极驱动信号，不接受控制输入信号，直至过热现象消失，保护器件不受损坏，同时输出过热故障信号。
④ 过流、短路保护
智能功率模块IPM中的IGBT的电流传感器是射极分流式，采样电阻上流过的电流很小，但与流过开关元件上的电流成正比例关系，从而取代了大功率电阻、电流互感器、霍尔电流传感器等电流检测组件。如果智能功率模块IPM中任意一IGBT集电极电流大于过流动作电流，时间超过10μs时，IPM将软关断，并且输出过电流报警信号。
⑤制动电路
主元件的智能功率模块IPM中设有IGBT组成的制动电路。当智能功率模块IPM接收到制动信号后，制动电路中的IGBT导通，接在制动端BN的制动电阻吸收电能，制动电路工作。
⑥智能功率模块IPM采用陶瓷绝缘结构，直接安装在散热板上；直流输入（P、N），制动单元输出（B）和变频输出端子直接用螺钉连接。输入输出控制端子并排一列，可用通用插座连接。主接线端子和控制端子都可拆卸，不需烙铁焊接，非常方便。

降低开关损耗

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