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驱动电路(Drive Circuit),位于主电路控制电路之间,用来对控制电路的信号进行放大的中间电路(即放大控制电路的信号使其能够驱动功率晶体管),称为驱动电路。

驱动电路的作用:将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。

中文名:驱动电路

外文名:Drive Circuit

位 置:主电路和控制电路之间

目 的:对控制电路的信号进行放大

所属学科:电机工程

驱动电路的介绍

基本任务

驱动电路的基本任务,就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求,转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间,可以使其开通或关断的信号。对半控型器件只需提供开通控制信号,对全控型器件则既要提供开通控制信号,又要提供关断控制信号,以保证器件按要求可靠导通或关断。

优良的驱动电路对变换器性能的影响:

1.提高系统可靠性

2.提高变换效率(开关器件开关、导通损耗)

3.减小开关器件应力(开/关过程中)

4.降低EMI/EMC

驱动电路隔离措施

驱动电路为什么要采取隔离措施

安规问题,驱动电路副边与主电路有耦合关系,而驱动原边是与控制电路连在一起, 主电路是一次电路,控制电路是ELV电路, 一次电路和ELV电路之间要做加强绝缘,实现绝缘要求一般就采取变压器光耦等隔离措施。

驱动电路采取隔离措施的条件

控制参考地与驱动信号参考地(e极) 同—驱动电路无需隔离;

控制参考地与驱动信号参考地(e极)不同—驱动电路应隔离

驱动电路隔离技术

驱动电路隔离技术一般使用光电耦合器或隔离变压器(光耦合;磁耦合)。 ;[1] 由于 MOSFET 的工作频率及输入阻抗高,容易被干扰,故驱动电路应具有良好的电气隔离性能,以实现主电路与控制电路之间的隔离,使之具有较强的抗干扰能力,避免功率级电路对控制信号的干扰。

光耦隔离驱动可分为电磁隔离光电隔离。采用脉冲变压器实现电路的电磁隔离,是一种电路简单可靠,又具有电气隔离作用的电路,但其对脉冲的宽度有较大限制,若脉冲过宽,磁饱和效应可能使一次绕组的电流突然增大,甚至使其烧毁,而若脉冲过窄,为驱动栅极关断所存储的能量可能不够。光电隔 离,是利用光耦合器将控制信号回路和驱动回路隔离开。该驱动电路输出阻抗较小,解决了栅极驱动源低阻抗的问题,但由于光耦合器响应速度较慢,因而其开关延迟时间较长,限制了适应频率。

光耦指的是可隔离交流或直流信号KCB EA。

1.由IF控制Ic;电流传输比CTR-Current Transfer Ratio

2.输入输出特性与普通三极管相似,电流传输比Ic/IF比三极管“β ”小;   

3.可在线性区, 也可在开关状态。 驱动电路中, 一般工作在开关状态。

光耦的特点

1. 参数设计简单   

2. 输出端需要隔离驱动电源   

3. 驱动功率有限

磁耦合-变压器隔离

磁耦合:用于传送较低频信号时—调制/解调

磁耦合的特点:

1.既可传递信号又可传递功率   

2.频率越高,体积越小-适合高频应用

双极性晶体管驱动电路的要求

最佳驱动特性和驱动电流波形

1.开通时: 基极电流有快速上升沿和过冲—加速开通,减小开通损耗;   

2.导通期间:足够的基极电流,使晶体管任意负载饱和导通—低导通损耗;

关断前调整基极电流,使晶体管处于临界饱和导通—减小 , 关断快;

3.关断瞬时:

足够、反向基极电流—迅速抽出基区剩余载流子,减小 ;反偏截止电压,使ic迅速下降,减小 。

恒流驱动电路

恒定电路基极电流恒定,功率管饱和导通。

恒流驱动优点:优点: 电路简单;   

恒流驱动缺点:轻载时深度饱和,关断时间长。

驱动电路实质

驱动电路的实质是给栅极电容充放电。 ;[2]

开通

1.驱动电压足够高,一般>10V;(减小RDS(on))

2.足够的瞬态驱动电流,快的上升沿; (加速开通)

3.驱动电路内阻抗小。 (加速开通)   

关断:

1. 足够的瞬态驱动电流,快的下降沿; (加速关断)

2. 驱动电路内阻抗小。 (加速关断)

3. 驱动加负压。 (防止误导通)

驱动电路的应用

LED的应用离不开它所需要的驱动控制电路,通过驱动电路来获得良好而平稳的电流,使LED显示更加均匀、漂亮,满足各种场合的应用要求。 [3]


视频

无驱动电路的步进电机 简易的小试验

参考文献

  1. 中国知网.2014-06,引用日期2018-01-13
  2. [王兆安,刘进军 .电力电子技术第5版:机械工业出版社 , 2009-7-1]
  3. 中国知网.2010-05,引用日期2018-01-13