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高压双极晶体管的典型驱动电路

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高压双极晶体管的典型驱动电路

图中采用了缓冲二极管与贝克钳位电路的组合电路,并用推挽驱动电路作为Q1的基极驱动电路。

 高压双极晶体管的典型驱动电路

这种充电器电路设计对于在反激变换期间集电极电压可能达到800V的高压反激变换电路来说是相当合适的。它的工作原理如下。

当系统驱动电压变高时,Q2导通同时Q3关断。电流经R3、Q2、C2和D7到达功率管Q1的基极。由R3和C2组成的低阻网络提供的加速驱动使Q1快速导通。

当Q1导通时,它的集电极电压下降。在集电极电压降到辅助充电器电压值12V以下时,缓冲二极管D3将会正向偏压,这时电流会经P3、P5分流至Q1的集电极。

Q1持续导通,使其集电极电压值降低,直到它的值变为贝克钳位电压值,这时D3正偏导通,将部分基极驱动电流分流到P5、P3和Q1的集电极。

在同一个过程中,C2被充电至某一电压值,使得驱动电流经D1、D2和L1被分流到Q1的基极。这时Q2的集电极电压等于Q1的基一射结之间电压Vbe、D1和D2上的压降以及Q2的集电极一发射极之间的压降Vsat之和,即为2.5V。而Q1集电极钳位电压将小于D3,D5上的压降,即为1V。Q1集电极钳位的电压值可以通过与D1和D2串联更多的二极管来增加,这里,L1上的压降忽略不计。

因此在Q1剩下的导通时间内,主要的驱动电流通过R3、Q2、D1、D2和L1流入Q1的基极和发射极。贝克钳位电路工作由D3和D5完成。

在导通期结束后,驱动电压变低,Q2关断面Q3导通,D4的负极电压钳位在偏压充电器-5V上。二极管D7、D1和D2反偏,关断电流从D4和L1流过。

在Q1关断之前,流过L1的电流是正方向的,在Q1关断开始时,流过L1的电流继续要保持这个方向而电流值是逐渐衰减的。因此通过L的关断电流先衰减到零,然后再经过D反向,这为高压晶体管提供了理想的特定斜坡关断电流,参见第15章。在关断期间内,电容C2通过R放电当所有的载流子被从Q的基-射结间除去后,基-射结关断,同时根据楞次定律电感L的反激作用将强迫Q1的基-射结进入反向击穿状态。该Q1基一射结反向电压大约为7.5V,小于一5V偏压。当L1上的能量消耗后,击穿停止。注意:许多高压晶体管是为满足这种在关断期间击穿的工作方式而设计的。

在Q1关断的同时,集电极电压将向反向电压值800V方向增大。然而当Q1集电极电压升到辅助电压12V时,缓冲二极管D5将反向偏置,集电极电流会经过D3和D4流入辅助充电器。因为D3的反向恢复时间长于Q2的关断时间,因此Q1只是在低的集电极电压12V下关断。当Q1完全关断而D5不通时,Q1的集电极电压将会增大到反向电压值。在下一个正向驱动脉冲作用下,D3的恢复电荷存储在电容C1上。

尽管这个电路没有按传统方式提供一个比例驱动电流,但贝克钳位电路能够调整功率管的基极电流以符合电路增益以及集电极电流的要求,因此它的作用和比例驱动电路相似,只是它需要比较大的驱动功率。

总的来说,这个电路综合了比例驱动电路、缓冲网络二极管和贝克错位电路的大部分优点。它也提供一种合适波形的驱动电流,在高压,大功率双极型开关应用中,它能实现低的电压应力和快速高效的开关动作。


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| 发布时间:2018.09.14    来源:充电器厂家
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