普通晶閘管是半控型電力電子器件。為了使晶閘管由阻斷狀態(tài)轉(zhuǎn)入導(dǎo)通狀態(tài),晶閘管在承受正向陽極電壓的同時(shí),還需要在門極加上適當(dāng)?shù)挠|發(fā)電壓??刂凭чl管導(dǎo)通的電路稱為觸發(fā)電路。觸發(fā)電路常以所組成的主要元件名稱進(jìn)行分類,包括簡(jiǎn)單觸發(fā)電路、單結(jié)晶體管觸發(fā)電路、晶體管觸發(fā)電路、集成電路觸發(fā)器和計(jì)算機(jī)控制數(shù)字觸發(fā)電路等。
控制gtr、gto、功率mosfet、igbt等全控型器件的通斷則需要設(shè)置相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路?;鶚O(門極、柵極)驅(qū)動(dòng)電路是電力電子主電路和控制電路之間的接口。采用性能良好的驅(qū)動(dòng)電路,可使電力電子器件工作在較理想的開關(guān)狀態(tài),縮短開關(guān)時(shí)間,減少開關(guān)損耗。另外,許多保護(hù)環(huán)節(jié)也設(shè)在驅(qū)動(dòng)電路或通過驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)。
觸發(fā)電路與驅(qū)動(dòng)電路是電力電子裝置的重要組成部分。為了充分發(fā)揮電力電子器件的潛力、保證裝置的正常運(yùn)行,必須正確設(shè)計(jì)與選擇觸發(fā)電路與驅(qū)動(dòng)電路。
晶閘管的觸發(fā)信號(hào)可以用交流正半周的一部分,也可用直流,還可用短暫的正脈沖。為了減少門極損耗,確保觸發(fā)時(shí)刻的準(zhǔn)確性,觸發(fā)信號(hào)常采用脈沖形式。晶閘管對(duì)觸發(fā)電路的基本要求有如下幾條:
(1)觸發(fā)信號(hào)要有足夠的功率
為使晶閘管可靠觸發(fā),觸發(fā)電路提供的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流必須大于晶閘管產(chǎn)品參數(shù)提供的門極觸發(fā)電壓與觸發(fā)電流值,即必須保證具有足夠的觸發(fā)功率。例如,kp50要求觸發(fā)電壓不小于3.5v,觸發(fā)電流不小于100ma;kp200要求觸發(fā)電壓不小于4v,觸發(fā)電流不小于200ma。但觸發(fā)信號(hào)不許超過規(guī)定的門極最大允許峰值電壓與峰值電流,以防損壞晶閘管的門極。在觸發(fā)信號(hào)為脈沖形式時(shí),只要觸發(fā)功率不超過規(guī)定值,允許觸發(fā)電壓或觸發(fā)電流的幅值在短時(shí)間內(nèi)大大超過銘牌規(guī)定值。
(2)觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓保持同步
為了保證電路的品質(zhì)及可靠性,要求晶閘管在每個(gè)周期都在相同的相位上觸發(fā)。因此,晶閘管的觸發(fā)電壓必須與其主回路的電源電壓保持固定的相位關(guān)系,即實(shí)現(xiàn)同步。實(shí)現(xiàn)同步的辦法通常是選擇觸發(fā)電路的同步電壓,使其與晶閘管主電壓之間滿足一定的相位關(guān)系。
(3)觸發(fā)脈沖要有一定的寬度,前沿要陡
為使被觸發(fā)的晶閘管能保持住導(dǎo)通狀態(tài),晶閘管的陽極電流在觸發(fā)脈沖消失前必須達(dá)到擎住電流,因此,要求觸發(fā)脈沖應(yīng)具有一定的寬度,不能過窄。特別是當(dāng)負(fù)載為電感性負(fù)載時(shí),因其中電流不能突變,更需要較寬的觸發(fā)脈沖,才可使元件可靠導(dǎo)通。例如,單相整流電路,電阻性負(fù)載時(shí)脈沖寬度應(yīng)大于10us,電感性負(fù)載時(shí)則因大于100us;三相全控橋中,采用單脈沖觸發(fā)時(shí)脈寬應(yīng)大于60°(通常取90°),而采用雙脈沖觸發(fā)時(shí),脈寬為10°左右即可。此外,很多晶閘管電路還要求觸發(fā)脈沖具有陡的前沿,以實(shí)現(xiàn)精確的觸發(fā)導(dǎo)通控制。
(4)觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)能滿足主電路的要求
觸發(fā)脈沖的移相范圍與主電路的型式、負(fù)載性質(zhì)及變流裝置的用途有關(guān)。例如,單相全控橋電阻負(fù)載要求觸發(fā)脈沖移相范圍為180°,而電感性負(fù)載(不接續(xù)流管時(shí))要求移相范圍為90°。三相半波整流電路電阻負(fù)載時(shí)要求移相范圍為150°,而三相全控橋式整流電路電阻負(fù)載時(shí)要求移相范圍為120°。