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1
第五章 功率半导体器件的触发驱动电路
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2
§ 5-1 对晶闸管触发电路的基本要求
1 形式 脉冲
2 功率和脉宽 UGT,I GT,
3 强触发
4 同步及移相范围
5 隔离输出脉冲方式及抗干扰能力
脉冲变压器
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3
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
一, 结构与特性
1.结构
基区电阻 Rbb=Rb1+Rb2
Rb1随 Ie而变化
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4
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
2,实验电路
(1) e极开路
bb
bb
b
bbA UR
RUU ???? 1 η分压比, 0.3~0.9
(2) e,b1间加 Ee
调节 Ee,Re，可以改变 Ue大小
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5
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
bbe UU ??
∶ VD反偏、截止
bbeDbb UUUU ?? ??? ∶ VD正偏、但 <UD，仍截止
Dbbe UUU ?? ?
∶ VD正偏、导通
?? 阻值区载流子增加使区区空穴,N,NP
???????? ebbAb IPNUUR 结正偏?1
实际上 Aeeeeee UIRIEU U,,但????? 较大,PN结正偏 ↑
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6
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
峰点 P,IP管子导通最小电流
谷点 V,UV维持导通最小发射极电压
正阻特性，饱和区
空穴过剩 ?????? e1be URI
选 η,Iv较大, Uv较小的单结晶体管, 使输出脉冲幅值
大, 调节电压范围大 。
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7
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
二, 振荡电路
利用负阻特性及 RC充放电电路
出现）（
））（放电（，向经通，进入负阻态
，结导通点）（）充电（经合电源
12
2111211 R
R
bbe
bbeb
Dbbccee
UII
RRICRRebCb
ePNPUUUUCRC
???
??????????
?????????
?
??
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8
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
CRRCRRRR
CPNUR
,IRR/EIUU
1b12e11b1e
A1b
veeeevc
）（，
重新充电。单结管截止，结反偏
不通，较大）（时，放电结束，
????????
??????
???
??
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§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
三, 同步振荡电路
????????
??
????
de
e
e
g
UR
C
R
U
??
?
?
充电
均相同。不变时，每个半周始充电，在下半周过零点重新开
变充电时间调
放电，产生充电对削波双半波整流变压器
R
C
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§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
四, 参数选择
1,Re的确定
保证在截止区和负阻区来回变化
工作负载线,E=IeRe+Ue
① 不能导通：欲 I>Ip，应
p
e
P I
R
UE ??
m a x
③ 导通，但无法回截止区，欲 I<Iv,应
V
e
V I
R
UE ??
m i n
振荡条件，
V
V
e
P
P
I
UER
I
UE ????
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11
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
2 R1
R1↑→UR1↑,压降可能误通晶闸管
3 R2
UD负温度系数, Rbb正温度系数
UP = UD+ηUbb = UD+(Rb1/Rb2)Ubb
温度 t↑→UP ↓ 加 R2(零温度系数 )
t↑→Rbb↑→UR2↓→ Rbb↑(补偿 UD ↓ )
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12
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
4 C的选择
放电 ∶
CRR b ）（ 112 ???
C过小 → 脉宽窄, 不能触通元件
C过大 →与 Re选择矛盾,
??
?
1
1ln
1
CR
f
e
,f一定时, C↑→Re↓
C取 0.1-1μF
习题 ∶
P,163 习题 2,6
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
组成 ∶ 同步检测
锯齿波形成
移相控制
脉冲形成和放大
双脉冲形成
强触发
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
一, 同步形成和锯齿波形成环节
同步检测 锯齿波形成
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15
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
1,同步检测
uTB由, +”变为, -”
VT2截止, C2充电, 据齿波形成 (宽度为 VT2的截止时间 )
负半周下降段 ∶ VD1通, C1充电, 上 (+)下 (-),O接地, R负反馈,
Q也为负电位, VT2反偏截止, C1不能经 VD 1放电 。
负半周下降段 ∶ +15V经 R1给 C1充电, uQ为 C1反向充电波形, 上升速度
比 R点同步电压慢, 故 VD1截止, Q点电位 1.4V时, VT2
通, uQ钳制在 1.4V
uTB相位与主电路相位一致, 故可实现同步 。
锯齿波宽度 =VT2截止时间 (由 R1C1决定 )
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
2,锯齿波形成
VWY,RP1,R3,VT1(组成恒流源电路 ),VT2,VT3,C2等组成 。
VT2截止时 ∶
恒流 IC1对 C2充电, uC线性增长
? ? ??? tICdtICid tCu CCC 1
2
1
22
111
uC=ub3 为锯齿波上升段, 调 RP1→IC1变化 →锯齿波斜率变化
VT3的 ue3与 ub3差一 PN结电压
VT2饱和导通 ∶
R4较小,C2通过 R4,VT2很快放电，形成锯齿波下降段
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
二, 移相控制环节
利用叠加原理, 考虑三个电压作用 ∶ uT锯齿波电压
uK控制电压
UP初始调整电压 (负电压 )
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18
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
876
87 RRR RRuu TT 并并???
867
86 RRR RRUU KK 并并???
768
76 RRR RRUU PP 并并???
4
4
444
4
be
b
be
P
be
K
be
T
b R
u
R
U
R
U
R
uI ???????
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
UP的作用 ∶
UK=0时, 改变 UP的大小,
VT4开始导通的时刻也随之改变 。
UK的作用 ∶
U P调好后固定不动, 改变 UK
即可改变输出脉冲相位 。
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
由 VT4,VT5,R6,R7,R8,C3等组成脉冲形成环节, 由 VT8,VT7
等组成放大环节 。
三、脉冲形成和放大环节
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21
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
ub4<0V时, VT4截止 ∶
+15V通过 R11向 VT5提供足够大的基极电流, VT5饱和导通 (VT6也饱和导通 )
故 uC5为 -15V,VT7,VT8截止, 无输出, C3经 R9,VT5,VT6充电至 30V,左 (+)右 (-)
ub4=0.7V时, VT4导通 ∶
,A”点电位为 1V,uC3不突变, ub5由 -15V降至 -30V,VT5截止, uC5由 -15V升至
2.1V(VD6,VT7,VT8压降 ),VT7,VT8导通, 输出脉冲
VT4导通时, C3经 +15V,R11,VD4,VT4反向充电, 使 ∶
Ub5(-30V→大于 -15V) → VT5重新导通 → uC5(2.1V→-15V) → VT7,VT8导通
VT4导通时刻为脉冲发出时刻
VT5持续截止时间为脉冲宽度 (与 C3反向充电时间常数 R11,C3有关 )
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22
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
四, 强触发环节
VT8导通前,+50V电源通过 R15向 C6充
电至 +50V。
VT8导通,C6经 MB,R16,C5(并 )迅速放
电,R小，放电很快，当 uB<+15V时,VD15
导通，将 B点电位钳制在 +15V左右。
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23
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
VT5,VT6组成, 或, 门电路, 无论
那个截止都会使 VT7,VT8导通 。
VT4通, 送下降沿信号 VT5截止 VT7、
VT8导通输出第 1个脉冲 。
60o后, 由 2号送出本身第 1个脉冲,
同时给 1号补上第 2个脉冲 。
五、双窄脉冲形成电路
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24
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
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25
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
一, 同步的概念
阳极电压和同步电压的协调, 取决于,(1)主电路形势
(2) 触发电路类型
(3) 负载特性
二, 同步的实现
同步变压器的不同连接方式, 配以阻容滤波产生相位
Y/Y,Δ/Y共 12种
副边不接 Δ,触发电路有公共接线端, 易引起环流 。
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26
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
（ 1） 正弦波 NPN（ 上升沿 ）
Ud=0,α=90o，
uTa上升段过零点为 α=90o(ωt=120o)
（ 2） 锯齿波 PNP(下降沿 )
锯齿波宽 =240o
Ud=0,α=90o,ωt=120o
（ 3） KC04
锯齿波宽 180o
取中点为 α=90o(ωt=120o)
实现同步步骤
1,根据不同的触发电路与移相范围的要求,
确定同步信号 Ut与对应
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27
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
2,画同步变压器矢量图：主变接法和钟点数矢量图, 同变矢量图
3,根据同步变压器线电压确定其连接组, 列对应关系
两种情况：
? (1) 已知变量, 触发电路类型, 求同变, 对应关系
(2) 已知主变, 同变, 触发电路, 求对应关系
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28
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
例 1∶ P.152,例 2
主变 Δ/Y-5,锯齿波 NPN,大电感整流, 逆变工作状态, 阻容滤波后
得 uTa’滞后 uTa30o。 求连接组及对应关系 。
解 ∶
uTa’滞后 uTa30o,要求 uTa’滞后 ua180o，
则 uTa滞后 ua150o
由矢量图可得同部连接组 ∶ Y/Y-10和 Y/Y-4
对应关系 ∶
元件 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6
阳压 ua -uc ub -ua uc -ub
同压 uTa -uTc uTb -uTa uTc -uTb
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29
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
例 2∶ 三相全控桥, 加滤波滞后 60o,触发电路为正弦波 NPN,主变 Δ/Y-
5, 同变 Δ/Y-3,Δ/Y-9,求同步电压与阳极电压的对应关系 。
解 ∶ 正弦波 NPN,u
Ta’滞后 uTa120o
滤波后, uTa滞后 ua120o-60o= 60o
画矢量图, 取一滞后 ua60o的电压矢量, uTb符合要求 。
元件 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6
阳压 ua -uc ub -ua uc -ub
同压 uTb -uTa uTc -uTb uTa -uTc
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30
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
作业 ∶
P,164 习题 ∶ 9,10,11
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31
§ 5-5 干扰及抑制措施
一, 干扰的产生
1.电导性耦合
2.电容性耦合
3.电感性耦合
4.辐射耦合
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32
§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
二, 干扰的分类
1.共模干扰 （ 纵态 ）
2.差模干扰 （ 横态 ）
3.辐射噪声
1
第五章 功率半导体器件的触发驱动电路
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§ 5-1 对晶闸管触发电路的基本要求
1 形式 脉冲
2 功率和脉宽 UGT,I GT,
3 强触发
4 同步及移相范围
5 隔离输出脉冲方式及抗干扰能力
脉冲变压器
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§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
一, 结构与特性
1.结构
基区电阻 Rbb=Rb1+Rb2
Rb1随 Ie而变化
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4
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
2,实验电路
(1) e极开路
bb
bb
b
bbA UR
RUU ???? 1 η分压比, 0.3~0.9
(2) e,b1间加 Ee
调节 Ee,Re，可以改变 Ue大小
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§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
bbe UU ??
∶ VD反偏、截止
bbeDbb UUUU ?? ??? ∶ VD正偏、但 <UD，仍截止
Dbbe UUU ?? ?
∶ VD正偏、导通
?? 阻值区载流子增加使区区空穴,N,NP
???????? ebbAb IPNUUR 结正偏?1
实际上 Aeeeeee UIRIEU U,,但????? 较大,PN结正偏 ↑
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6
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
峰点 P,IP管子导通最小电流
谷点 V,UV维持导通最小发射极电压
正阻特性，饱和区
空穴过剩 ?????? e1be URI
选 η,Iv较大, Uv较小的单结晶体管, 使输出脉冲幅值
大, 调节电压范围大 。
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§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
二, 振荡电路
利用负阻特性及 RC充放电电路
出现）（
））（放电（，向经通，进入负阻态
，结导通点）（）充电（经合电源
12
2111211 R
R
bbe
bbeb
Dbbccee
UII
RRICRRebCb
ePNPUUUUCRC
???
??????????
?????????
?
??
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8
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
CRRCRRRR
CPNUR
,IRR/EIUU
1b12e11b1e
A1b
veeeevc
）（，
重新充电。单结管截止，结反偏
不通，较大）（时，放电结束，
????????
??????
???
??
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§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
三, 同步振荡电路
????????
??
????
de
e
e
g
UR
C
R
U
??
?
?
充电
均相同。不变时，每个半周始充电，在下半周过零点重新开
变充电时间调
放电，产生充电对削波双半波整流变压器
R
C
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10
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
四, 参数选择
1,Re的确定
保证在截止区和负阻区来回变化
工作负载线,E=IeRe+Ue
① 不能导通：欲 I>Ip，应
p
e
P I
R
UE ??
m a x
③ 导通，但无法回截止区，欲 I<Iv,应
V
e
V I
R
UE ??
m i n
振荡条件，
V
V
e
P
P
I
UER
I
UE ????
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11
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
2 R1
R1↑→UR1↑,压降可能误通晶闸管
3 R2
UD负温度系数, Rbb正温度系数
UP = UD+ηUbb = UD+(Rb1/Rb2)Ubb
温度 t↑→UP ↓ 加 R2(零温度系数 )
t↑→Rbb↑→UR2↓→ Rbb↑(补偿 UD ↓ )
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12
§ 5-2 单结晶体管移相触发电路
4 C的选择
放电 ∶
CRR b ）（ 112 ???
C过小 → 脉宽窄, 不能触通元件
C过大 →与 Re选择矛盾,
??
?
1
1ln
1
CR
f
e
,f一定时, C↑→Re↓
C取 0.1-1μF
习题 ∶
P,163 习题 2,6
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13
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
组成 ∶ 同步检测
锯齿波形成
移相控制
脉冲形成和放大
双脉冲形成
强触发
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
一, 同步形成和锯齿波形成环节
同步检测 锯齿波形成
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15
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
1,同步检测
uTB由, +”变为, -”
VT2截止, C2充电, 据齿波形成 (宽度为 VT2的截止时间 )
负半周下降段 ∶ VD1通, C1充电, 上 (+)下 (-),O接地, R负反馈,
Q也为负电位, VT2反偏截止, C1不能经 VD 1放电 。
负半周下降段 ∶ +15V经 R1给 C1充电, uQ为 C1反向充电波形, 上升速度
比 R点同步电压慢, 故 VD1截止, Q点电位 1.4V时, VT2
通, uQ钳制在 1.4V
uTB相位与主电路相位一致, 故可实现同步 。
锯齿波宽度 =VT2截止时间 (由 R1C1决定 )
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
2,锯齿波形成
VWY,RP1,R3,VT1(组成恒流源电路 ),VT2,VT3,C2等组成 。
VT2截止时 ∶
恒流 IC1对 C2充电, uC线性增长
? ? ??? tICdtICid tCu CCC 1
2
1
22
111
uC=ub3 为锯齿波上升段, 调 RP1→IC1变化 →锯齿波斜率变化
VT3的 ue3与 ub3差一 PN结电压
VT2饱和导通 ∶
R4较小,C2通过 R4,VT2很快放电，形成锯齿波下降段
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
二, 移相控制环节
利用叠加原理, 考虑三个电压作用 ∶ uT锯齿波电压
uK控制电压
UP初始调整电压 (负电压 )
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18
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
876
87 RRR RRuu TT 并并???
867
86 RRR RRUU KK 并并???
768
76 RRR RRUU PP 并并???
4
4
444
4
be
b
be
P
be
K
be
T
b R
u
R
U
R
U
R
uI ???????
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
UP的作用 ∶
UK=0时, 改变 UP的大小,
VT4开始导通的时刻也随之改变 。
UK的作用 ∶
U P调好后固定不动, 改变 UK
即可改变输出脉冲相位 。
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20
§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
由 VT4,VT5,R6,R7,R8,C3等组成脉冲形成环节, 由 VT8,VT7
等组成放大环节 。
三、脉冲形成和放大环节
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
ub4<0V时, VT4截止 ∶
+15V通过 R11向 VT5提供足够大的基极电流, VT5饱和导通 (VT6也饱和导通 )
故 uC5为 -15V,VT7,VT8截止, 无输出, C3经 R9,VT5,VT6充电至 30V,左 (+)右 (-)
ub4=0.7V时, VT4导通 ∶
,A”点电位为 1V,uC3不突变, ub5由 -15V降至 -30V,VT5截止, uC5由 -15V升至
2.1V(VD6,VT7,VT8压降 ),VT7,VT8导通, 输出脉冲
VT4导通时, C3经 +15V,R11,VD4,VT4反向充电, 使 ∶
Ub5(-30V→大于 -15V) → VT5重新导通 → uC5(2.1V→-15V) → VT7,VT8导通
VT4导通时刻为脉冲发出时刻
VT5持续截止时间为脉冲宽度 (与 C3反向充电时间常数 R11,C3有关 )
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
四, 强触发环节
VT8导通前,+50V电源通过 R15向 C6充
电至 +50V。
VT8导通,C6经 MB,R16,C5(并 )迅速放
电,R小，放电很快，当 uB<+15V时,VD15
导通，将 B点电位钳制在 +15V左右。
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
VT5,VT6组成, 或, 门电路, 无论
那个截止都会使 VT7,VT8导通 。
VT4通, 送下降沿信号 VT5截止 VT7、
VT8导通输出第 1个脉冲 。
60o后, 由 2号送出本身第 1个脉冲,
同时给 1号补上第 2个脉冲 。
五、双窄脉冲形成电路
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§ 5-3 锯齿波同步移相触发电路
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
一, 同步的概念
阳极电压和同步电压的协调, 取决于,(1)主电路形势
(2) 触发电路类型
(3) 负载特性
二, 同步的实现
同步变压器的不同连接方式, 配以阻容滤波产生相位
Y/Y,Δ/Y共 12种
副边不接 Δ,触发电路有公共接线端, 易引起环流 。
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
（ 1） 正弦波 NPN（ 上升沿 ）
Ud=0,α=90o，
uTa上升段过零点为 α=90o(ωt=120o)
（ 2） 锯齿波 PNP(下降沿 )
锯齿波宽 =240o
Ud=0,α=90o,ωt=120o
（ 3） KC04
锯齿波宽 180o
取中点为 α=90o(ωt=120o)
实现同步步骤
1,根据不同的触发电路与移相范围的要求,
确定同步信号 Ut与对应
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
2,画同步变压器矢量图：主变接法和钟点数矢量图, 同变矢量图
3,根据同步变压器线电压确定其连接组, 列对应关系
两种情况：
? (1) 已知变量, 触发电路类型, 求同变, 对应关系
(2) 已知主变, 同变, 触发电路, 求对应关系
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
例 1∶ P.152,例 2
主变 Δ/Y-5,锯齿波 NPN,大电感整流, 逆变工作状态, 阻容滤波后
得 uTa’滞后 uTa30o。 求连接组及对应关系 。
解 ∶
uTa’滞后 uTa30o,要求 uTa’滞后 ua180o，
则 uTa滞后 ua150o
由矢量图可得同部连接组 ∶ Y/Y-10和 Y/Y-4
对应关系 ∶
元件 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6
阳压 ua -uc ub -ua uc -ub
同压 uTa -uTc uTb -uTa uTc -uTb
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
例 2∶ 三相全控桥, 加滤波滞后 60o,触发电路为正弦波 NPN,主变 Δ/Y-
5, 同变 Δ/Y-3,Δ/Y-9,求同步电压与阳极电压的对应关系 。
解 ∶ 正弦波 NPN,u
Ta’滞后 uTa120o
滤波后, uTa滞后 ua120o-60o= 60o
画矢量图, 取一滞后 ua60o的电压矢量, uTb符合要求 。
元件 VT1 VT2 VT3 VT4 VT5 VT6
阳压 ua -uc ub -ua uc -ub
同压 uTb -uTa uTc -uTb uTa -uTc
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
作业 ∶
P,164 习题 ∶ 9,10,11
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§ 5-5 干扰及抑制措施
一, 干扰的产生
1.电导性耦合
2.电容性耦合
3.电感性耦合
4.辐射耦合
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§ 5-4 触发脉冲与主电路的同步
二, 干扰的分类
1.共模干扰 （ 纵态 ）
2.差模干扰 （ 横态 ）
3.辐射噪声
