2024年5月9日发(作者：)

1.5 电力电子器件的驱动

可控型电力电子器件（包括全控和半控）多为三端器件，其中有两个电极接主电路，如

晶闸管的阳极和阴极、GTR的集电极和发射极。工作时可承受很高的电压和通过很大的电

流。另一个电极起控制作用，如晶闸管的门极，MOSFET的栅极，在其上面施加一定的电

压或通以适当的电流可以控制器件的通断。较之主电路的电压或电流，这个起控制作用的电

压或电流都很小，这种“以弱控强”的作用称之为驱动，与之相关的电路叫做驱动电路。电

力电子器件的结构和性能各不相同，对驱动信号的要求也不一样，这使得各种器件的驱动电

路存在着很大的差异。

1.5.1 晶闸管驱动电路

晶闸管为半控型电力电子器件，只能控制开通不能控制关断，因此在设计驱动电路时只

考虑开通控制。如前所述，晶闸管开通的条件是：（1）阳极与阴极之间加正向电压，阳极为

正，阴极为负（这个电压一般很高）；（2）门极与阴极之间加一定数量的正向电压，门极为

正，阴极为负（同时形成一定的门极电流）。另外，晶闸管一旦导通，门极则失去控制能力，

所以晶闸管的驱动信号只需一个电压和电流脉冲即可，但是脉冲的宽度要大于晶闸管的开通

时间。因此常把晶闸管的导通驱动叫做“触发”。

由图1-2可看出，晶闸管的门极和阴极之间为一PN结，控制信号相当于给这个PN结

施加正向电压，那么电压U

GK

和电流I

G

之间就应表现出PN结正向特性的关系，但是，由

于晶闸管的特殊要求导致设计和工艺上的差异，上述PN结和一般作为二极管使用的PN结

的特性有很大的不同，主要表现在后者的正向伏安特性曲线基本上是一条斜率很大的指数曲

线，并且同一型号产品基本都符合同一条曲线；而前者曲线的斜率有时会很小，且即使同一

型号同一批量的产品，个别器件之间特性也存在着很大的离散性。因此把某种型号的晶闸管

门极伏安特性曲线中斜率最大的和最小的两条曲线标在UGK-IG平面，作为其门极伏安特

性。图1-20为晶闸管的门极特性，其中曲线AB为斜率最大的门极特性曲线，曲线FE为斜

率最小的门极特性曲线，两线之间的扇型区域为可能出现的门极特性曲线的范围。

在对门极施加驱动信号时，为保证晶闸管的安全，驱动信号的幅度受到最大门极电压

U

GM

、最大门极电流I

GM

和最大门极功耗P

GM

的限制，在图中分别由直线BC、直线DE和

曲线CD标出。为保证晶闸管可靠“触发”导通，门极电压和门极电流要具有一定的强度，

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手册中通常表示为门极可靠触发电压U

GT

和门极可靠触发电流I

GT

。在图1-20中分别由直线

AG和GF标出。这样供给晶闸管的驱动电压和电流应属于图1-20中线段ABCDEFG围成的

区域。

I

GM

P

G

M

I

G

/

m

A

I

GT

U

GT

U

GK

/V

U

GM

1-20 晶闸管的门极特性

在实际应用中，希望触发电流I

G

有以下特点：脉冲前沿陡峭，并且脉冲刚开始的一段时

间有较大的幅度，这样有利于晶闸管的快速开通；随后I

G

下降到一个较小的数值并维持到

脉冲结束，这样有利于减少门极及驱动电路的功耗。另外，由于晶闸管的阴极与强电回路连

接，电压很高，而驱动电路为电压很低的电子线路，一般要将两者进行电气隔离，通常采用

脉冲变压器或光电耦合器。图1-21为满足上述要求的脉冲波形和产生此波形的脉冲变压器

隔离功放电路。

+

30V

—

R

C

VD

1

VD

2

+12V

G

i

G

VD

4

VW

1

VD

3

K

输入

0

t

1-21 晶闸管触发电路及触发电流波形

在图1-21中，三极管V为功放管，基极为脉冲输入，放大后的脉冲经变压器耦合到晶

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