猥琐大欧巴
输入电压12V
V1输
166R115kΩIN2RtProbe1R14C5R6 V: 4.7kΩCt_ctrlR2155 V: I: 30nF-IN2Ct4.7kΩ I: C1141310Ω恒流源控制采样端RefOTCGNDLED负载1nFProbe3Probe27TL494NC_5R350Ω
V: I:
R11R1040kΩ
8kΩProbe6 V: I:
开关电源的拓扑
,(降压式开关
降式开关电源的典型电路如图七所示。当开关管VT1 导通时，二极VD1 截止，输人整流电压经VT1和L向,充电，这一电流使电感,中的储增。开管VT1截止时，电感,感应出左负右正的电压，经负载RL和续流二极VD1释放感,中存储的能量，持输出直流电压不变。电路输
这种电路使用件少，它同下面介绍的另外种电路一样，只需要利用电感、容和二
,(升压式开关
升压式开电源的稳压电路如图
能量。当开关管VT1 截止，电感,感应出负右正的电压，该电压叠在人电压上，经二极管VD1向负载供电，使输出电大于输人电
电感的计算公式:
,,,L= ,,,,
占空比D=Vo/Vi,F为开关频，V为电感两端的电压
,(反转式开关
反转式开关电源的典型路如图九所示。种电路又称为升降压式开关。无论开关管VT1之前的脉动直流电压高于或低输出端的稳定
开关管 VT1 导通时，电感L 储存能量，二极管VD1 截止，负载RL靠电容C上次的充电电电。当开关管VT1截止时，电感,中的电流继续流通，并应出上负下正
上介绍了脉冲宽度调制开关稳压电源的本工作原理和各种电路类，实际应用中，会有各种各样的实际控制电路，但无怎样，也都
GTO驱动电路
门极可关断晶闸管GTO 驱动电路
1. 电力电子器件驱
电力电器件的驱动电路是指主电路控制电路之间的接口，可使电电子器件工作在较想的开状态，缩短开时间，减小开损耗，对装置的运行效率、可靠性和安全性都有重的义。一些护措施也往往设在驱动电路中，或通过驱动电路实现。驱动电路的基本任务：按控目标的要求施开通或关断的信号；对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
门极可断晶闸管简称GTO, 是一种通过门极来控制器件导和关断的电力导体器，它的容量仅于普通晶闸，它应用的关键技术之一是其门极驱动电路的计。门驱动路设计不好，常常造成GTO 晶闸管的损坏，而门极关断技术应特别予重视。门极关断晶闸管GTO 电压、电流容量较大，与普通晶管接近，因而在兆瓦级以上的
2.GTO 驱动电路
由于GTO 是电流驱动型，所以它的开关频不高。GTO 驱动电路通包括开通动电路、关断驱动电路和门极反偏路部，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型。用理想的极驱动电流去控GTO 的开通和关
GTO 要求有正值的门极脉冲电流，触发其开通；但在关时，要求很大度的负冲电流使其断。因此全器件GTO 的驱动器比半控型SCR 杂。门电路设计不但关系到元件的可靠导通和关断, 而且直接影响到元件的开时间、开关耗, 工作频率、大重复可控阳极电流等一系重要指标。门极电路包括门极
GTO 对极开通电路的要求:GTO掣住电流比普通晶管大得多, 因此在感性负载的情况下, 脉冲宽度大大加。外, 普通闸的通态压比小, 当其一旦被触发后, 触发电流可以完取消, 但对于GTO, 即使是阻性负载, 为了降低其通态压降, 门极通常仍需持一的正向流, 因, 门极电路的功耗比普通品闸管的触发电路大的多。对门极关断电路的要求：GTO 对作为关断脉冲的负向门极电流有很高的求。负向门极电流的幅值，斜直接影响到元件的元断能力、关时间及断损耗。要求门极关断回路有足够大的动力源, 回路阻和感抗非常，用作极关断回路的开关元件要有小的内
3．GTO 的普通
下图1普通的GTO 驱动电路原理。当输入信号为正脉冲时，光耦合B 导通，三极管V1截止，V2和V3导通，电源E1经R7、V3及C3(R8)触发GTO 导通。当输入信号为脉时，耦合B 截止，V1导通，V2V3截止。关断电路中的V4导通，V5截止，晶闸管VT 经R13和R14获得触发信号并导通，
图1 门极可关断晶闸
应用这种路驱动GTO 时，容造成大容量晶管内部数个并联的小晶闸管开通过程中先是部几个单开通，然后子体在个片内向边沿扩展。最较高的电流上升率能使最先导通的区域过载而导致器件损坏，因此必须采用较大的抑制电感抑电流率。同，为了获得合理的关断增益，对于GTO 晶闸管响应时间来说只能施加较小的门极电流，从而导致存储时间长(20us)，造成关不同步，du/ dt耐量低, 并需要体积庞大的吸收电容。因此，这种电路的高开关频率一般制在300—500Hz 。
4. “硬驱动”门极
所谓GTO 晶闸管的“硬驱动”是指GTO 在关断过中的短时间内，给其内阴极加以上升率di/dt幅值都大驱动信号。2是硬驱动门单的典型电路。它可分成部分，上部分电路控制通过程，下部分电路控制关断过程, 且两部分独立工作。电路设计时应使其电感最值化，LG 杂散电感。其工作过程分析如下：在开通期间，电容通开关S 10放电，在约250ns 内产生1000A 的硬驱动门极电流。门电通过二极管维持在高水，然后通过S 11由5V 电维持。在较大门极电流脉冲作用下，GTO 晶闸管等效原理电中N-P-N 晶管开通，N 发射区注入子，并
开始缩，阴极电压在100 ns内下降到V A< 200v。此时，主流仍很小，这就意味着晶体管作用强于晶闸管作。关期间，电容c2通过开关s="" 20吸收数千安培的大电流脉冲，流脉冲的上升时约为1.5us="">
图2 新型“硬驱动”门
5. 小结
GTO 晶闸管既具有普通晶闸管的优点，同时具有GTR 的优点，是目应用于高、大容量场合中的一种大功率开关件，设与选择性能优良的门极驱动电路对保证GTO 的正常工作和性优化是至关重要，特别是门极关断技
GTR驱动电路
大功率晶体管驱动电路的设计
摘:介绍了大功率晶管(GTR)基极驱动电路的设计，析了基极驱动电路的要求及其设计方法，并给出一种
关键词:功率晶体管;基极驱动电路;
1 引言
作为逆电路中的核心部件——大功开关器件，一般分为三大类型，即双极型、单极和混合。双极型GTO、GTR、SITH等;单极型有功率MOSFET、SIT等;合有IGBT、MGT(MOS门极晶体管)等。这些大功率器件的运行状态及安全性直接决了变频器和逆器性能的优劣，而性良好的驱动电路又是开关器件安全靠运行的重要保障。本文重点介
大功率晶体管(GiantTransistor—GTR)也称巨型体管，是三层结构的双极全控型大功率高反压晶体管，它具有关断能力，控制分方便，并有和降低和比较的全工作区等优点，在许多电力流装置中得到了应用。 在力电子装置中，GTR主要工作在开关状态。GTR是一种电流控制型器件，在其基极注入电流IB后，集极便能放大了的电IC，电流放大倍数由hFE来评价。对于工作在开状态的GTR，关键的技术参数是反向耐压VCE和正向导通电IC。由于GTR不是理想的开关，和导通时，有管压降VCES，关断时有漏电流ICEO;加之开关转过程中有开通时间ton。(含延迟时间td和上升时间tr)，关断时间toff(含贮时间ts下降时间tf)，因此使用GTR时，对
2 基极驱动电路设计
84
GTR基极驱动电路和能直接影响着GTR的工作状况，因设计基极驱动电路时应考虑以下两点:最化驱动方
所谓最优化动，就是以理想的基驱电流形去控制GTR的关过程，以便提高开关速度，减小开关损耗。理想的基极驱电流波如图1所示。由图1看出，为加开时间和降低开通损耗，正向极电流在开通初期不但要求陡峭的前沿，而且要求有一定时间的过驱动电流IB1。导通阶段的基极驱动电流IB2应使GTR恰持在和状态，便缩短存储时间ts。一般情况下，过驱动电流IB1的数值选为准饱和基极驱动电流值IB2的3倍左右，过动电流波形前沿应控制在0.5μs，其宽度控制在2μs左右。关断GTR时，反向基极驱动电流IB3应一些，以便加快基区中载流子的抽走速度，缩短关断时间，减小断损耗，实应用中，选IB3=IB1或更大一些。这种基
图1 理想的基极驱动电
另外，GTR的驱动电路还应有自保护能，以便故障状态下能速自切除基极驱动信号，以避免GTR损。保护电路的类型有多种，根据器件及电路的不同要求可进行适当的择。为了提高开关
85
开关路自身功耗低，可采用退饱保护电路;要防止极欠驱动导致器件过载状态，可源电压监控保护。此外，还有脉冲宽度限制电路以及防止GTR损坏的过
基极驱动电构成形式很多，归结起来有三个
1)为了提工作速度，都以饱和贝克箝位电路作
2)不断完善和扩大自动保护
3)在开和关断速度方面不断加以改
3 基极驱动电路
3.1 电路组成与
下面介绍一种用高效自保护基极驱动路，它不能维持GTR工作在饱和状态，而且可以对GTR的过载提供快速可靠的保护，防止GTR进入放区。外可以改善GTR开关特性，缩开时间，降低驱动功率，提高驱率，具体电路如图2所示。它要由信号隔离电路，退饱和检测电路，控制信号综合电路和具有反偏压的自适应输电路组成。信号隔离路光电合器BD成，实现逻控制电路与驱动电路之间的电气隔离;退饱和检测电路二极管D6和电压比较器A1组成。当GTR的集-射极电压VCE高于某一规定值时，电压比较器A1过保护信号。控制信号的综合电由三极管V1构成。其功能是将正常的开驱动信与退饱和禁止信号加处理后送至输出级。具有反偏压的自适应输出驱级由三级管V3、V4，二管D7、D8、D9，电容器C2等元器件
86
图2 基极驱动
3.2 驱动电路的工
当输信号Vin为高电平时，光耦止，B近似等于电电压，A点为R3与R4的分压电
当输入信Vin由高电平变为电平时，光耦出由截止变为导通。C1经R8、D3进充电，利电容二端压不能突变特点，V2的基极位也变为零，V2止，V3、V4导通，经过加速网络C2、R12使GTR迅速饱和通;GTR导通后，它的VCE随之下降，D6导通，B点的电位箝位于VB=VCE<>
当Vin由低电平变为高电平时，光耦输出由导通变为止，使D1导，D2止，重新使VB>VA，C点输出电，V1截止，V2导通，由C2、V5、D10、D9等组成的偏电路使GTR迅速关断，D6同时
带有反驱动电路的工作原理如下:当V4导通时，GTR也导通。通过加电容C2的比较的充电电向GTR基极提过驱动电流，大电流仅受R11阻值限制。充电结束后，进入导通阶，GTR基极流由R11、R12和D8同决定，此时C2充有左正右负的电压。当V4关断V5通时，电容C2V5的C-E结?D10?D9?C2放电。GTR的反偏电
3.3 保护电路工作
在常工作过程中，由于D6导通，使VB=VCE;若GTR发生过载
87
首先对光电耦合的要求是高速型光耦。这因对于桥逆变电路，同一桥臂的上两个互补的控制信号之间应当设置死区时间tΔ(15,20μs之间)，普通光耦开时间长，一般在(4,6μs)之间，而后驱动延迟时间长达10μs左右，而且出现开通与关断时间不等的现，正常的死区时间得不到保证。为了能安全可靠地工作，必须选用高速型光耦，并把后级驱动总迟严格限制在5μs以内。如图2选用高速耦6N137就能满足系统的要求。 其次对光耦的要求是具有较强的抗干力。这是因为在GTR的开关转换过程中，P点的电位是发生跳变的(图3)。如GTR1导通或D1续流时，P点与M点位;而GTR2导通或D2续流时，P点又与N点等电位。P点电位的跳变速度由二管反向恢时间决定。对于中小率相异步电机变频器，P点的dv/dt将达到每秒数千。若光耦抗干扰力不强。P电位的跳变将会通过光耦内部寄生电耦合，在驱电路中形成干扰脉冲，致使GTR发生误动作而不能正常
图3 GTR主电路与驱动电路的
4 结语
驱动电是GTR安全工作的基础，精心设计驱动电路，心选择驱动电元器和参数，是证整机可运行的一个重要环节。近年已广泛采用这专模驱电路，(如UAA4002)，使GTR的工作更加安全可靠。实证明，本文计的这套带反偏压适应驱动电路结构简单，性
88
IGBT驱动电路
1234
+5VS
CONR171+5VSCON430K1DD23V114N102+15VB4R16913AKOUT1IN+1AK75+-*1.0KOUT2IN+2VCCPort2FUSE2R172C122212'FR107IN-1GND8Port1R1703.6KC1236LFB15IN-240.3A47μFC126INDUCTOR21.0KV117C147KA47μF/50V47U/25VLM358KAFR107104+15VBVT2GND-112R136R135R175CC9102ER1734.7K51Ω1.5K1.5KBGND-1
R174BR137R13851ΩGND-1VT3GND-14.7K4.7KCEC9104L550R1231314*CCV116330KINDUCTOR2KAKAV115R1254148KAKA+5V200KR124FR1074.7MC128+5V+5V+5VS400V223R143+15VB150ΩPort1C121R133VT1C125R140R14210K2E107D7.5K4.7K22414A1R1261361GSOUTCOMPR13222315ΩVCCVFBISEN381000J/1600VSSH8N1107.5K+5VSVREF7TP521_14RT/CTGNDR161RRPR134A412Port21251.5KR131UC384210KBBC13110415KVoutC145C146310410 μF/50V2GND-1GND-1GNDGND-22KGND-1C148Vin224C1241R128472R141LM4317.5KGND-11.5KC127R129152V124R127GND-2+5VV122FR10715K1.8ΩGND-1KAAKKAAK3GND-1FR107GND-1*L5VC132INDUCTOR22200μF/50VTitleAA2(2')GND-2C144SizeNumberRevisionA4152KDate:29-Mar-2005Sheet of 桌面\FLAYBACK2.DDBDrawn By:File:C:\Documents and Settings\WIN20001\1234
1
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T1A2V119V121GND-3782078152313T5+15V*+5V_ISO78057815FR1073'L+15VFR10723GND_ISO2310C130C129300L20VV512DD470u/50v10u/50vR176C4020.1UF/10V4+20V+20VC101C401L15V1147uF/50v+15V+15V+15V_ISOC1052'V1010.33uF/30V47UF/50V11*+15V_ISOGND-2*V1054'FR107V123791523T2-15V1GND-4A37820+15V_ISOFR10723L-15V71R139-15VL20V1200+20V+20VC135C134C102*R14447u/50v10u/50v47uF/50v2V1021M7'*GND-2CCFR107C133V120T4LightL+5VGND-57820Ubus23104C1326342200uF/50V+5V33ICV122GND_ISOL20V1323*+20V+20V+5V31C104IB3047uF/50vFR107*29B-V104286'27C-FR1072625B+T3+15V_ISOC14224R158D109:AA7820GND_ISO23A+23GND-6156K22BRKTC4011BP3332821A-52D108MC1413P20BB1MC1413BAL20V119R159C++20V4611618+20VINOUTC103D109:BA29OUTPUT-BRAKING56K17COM47uF/50vIA51HCF4098BE16R157*V103357+15V_ISO8155'6424+15V_ISO56K14C140HCF4098313C143FR107131511471612GND_ISOC14110411+15V_ISOGND_ISO10410GND_ISO+15V_ISOGND_ISOGND_ISO9+5V8GND-2765BRK43Title2AA1SizeNumberRevisionJ4A4CON34Date:29-Mar-2005Sheet of 桌
2
123456
C01DDR+V1V3V5A1_GB1_GC1_GF1SGH80N60D2SGH80N60D4SGH80N60D6D7AC-11N54A1N54A1N54A1N54AJ2FUSE1RE1RE3RE5A1_SB1_SC1_SD0R-27.5k7.5k7.5k1AC-2470uF/400VCON2A-XA-B-XB-C-XC-V1-15VV-V+KBPC3054W/3056W421VC+Ubus3VOD1V2D3V4D5V6V7A2_GB2_GC2_GBRK_G5VC-SGH80N601N54ASGH80N601N54ASGH80N60SGH80N601N54A+15VRE2RE4RE6RE7A2_SB2_SC2_SBRK_SV-SensorTo Supply7.5k7.5k7.5k7.5kCCIa
A1VC+412A-XA+VOVC-3V+V-5R713R711R707R709R705R703R7011K470470470470470470A-Sensor+5V_ISO+15V_ISOJ3-15V+15V-15V1+15V2GND-2GNDGNDGNDGNDGNDGNDGND3VbusNCNCNCNCNCNCNC545454545454544Vin-Vin-Vin-Vin-Vin-Vin-Vin-CON4VOVOVOVOVOVOVO63636363636363Vin+Vin+Vin+Vin+Vin+Vin+Vin+IbVOVOVOVOVOVOVO72727272727272TLP07TLP06TLP04TLP05TLP03TLP02TLP01VDDVDDVDDVDDVDDVDDVDDTLP250TLP250TLP250TLP250TLP250TLP250TLP250A2NCNCNCNCNCNCNC81818181818181VC+412B-XB+VOBBVC-3V+V-5+5V_ISOA-SensorBRK_S+20V+20V+20V+20V+20V+20V+20V-15V+15VB2_SC1_SA2_SC2_SB1_SA1_S
C714C712C708C710C706C704C702IcBRKB+C+A+B-A-C-A30.1uF0.1uF0.1uF0.1uF0.1uF0.1uF0.1uFVC+GND-4GND-5GND-5GND-5GND-5GND-6GND-34BRK_GR714R712R708R710R706R704R70212C-XC+VOVC-3V+V-B2_GB1_GC1_GA2_GC2_GA1_G4.7K4.7K4.7K4.7K4.7K4.7K4.7K5A-SensorC713C711C707C709C705C703C701-15V+15V33uF33uF33uF33uF33uF33uF33uFD07D06D04D05D03D02D01R117R116R114R115R113R112R1112002002002002002002005.1V/0.5W5.1V/0.5W5.1V/0.5W5.1V/0.5W5.1V/0.5W5.1V/0.5W5.1V/0.5WAAA+U-TitleU+B+C-10SizeNumberRevisionA-B9J1R-B-8CON10Date:29-Mar-2005Sheet of C+7桌面\FLAYBACK2.DDBDrawn By:File:C:\Documents and Settings\WIN20001\R+61234565 4321
3
LED驱动电路
LED驱动电路
能最大度提高电池利用率的LED灯驱
这 LED灯只用三只晶管，仅需 0.71V 电压便可启动 LED光，一节 5 号碱性电池可供此灯连续点亮170小时，极大限
LED灯的电源电压按 5 号碱性电池电压范围 0.9V~1.7V 来设定。图 1是实测的电池供电情况，本
电路图 2 所示， LED 的正向电流跟随电源电变化。晶体管 Tr1 、 Tr2 构成电流镜路，以稳定偏置 ( 直流工作点)。在 Tr3 断间， Tr1 和 Tr2 的基极被略加反偏，R1无电流流过，结，在宽的温范围和电池电压、以元件的误差范围内，电路都
图 2 中电感 L1 的直流电阻为 4 Ω，
DIY一节电池点亮超高
一、电路设计
一镍氢1.2V，而超高亮3.3V以上的工电压才能保足够的度。因此。必须设法将电压升，的升压电路一般有二种形式，即高频振荡电路和电磁感应升压电路。于升压电路，有两
图1功率管VT3将高频振荡信放大，加在L1通过变
图2利用电感的自感高压来实现对电的提升。当振荡信号输入VT3的极时，VT3将周期地饱和、止。当饱和时，感L通电，电转化为磁能储存在L中，此时二极管截止，靠C3储存的能向载;当VT3截止时。电感将产生下正负的自感电动势。二极管VD导通，该自感电动势与电源势叠加，向电容C3充电和负载供电，由于两电动势正串。可以得到比电源还要高的压，具体大小主要由负载和VT3饱
这两电路都可以将1.2V升高到3.3V以上，一种电路如果变压器加绕正反线圈。可以去振荡电路。使电路更加简洁。但使用种路算复杂。输出功率较难调节，变压器的绕制也有些麻烦。第二种只一个小电感。电感量也没有较的要求，调节电感的驱动电
振荡电采用图3所示的电路，虽然能在1.2V电压下正工作的振荡电有不少，但经实践，图3的路制作容易，计算简单。成功率高。振荡频也易定。而且。调节R4的大小，就能在不影响信号频率的前提下调节信号的度，因此采这种电路产生一个
二、计算参数
关于路参数计算，关键在于功率。电感通电后，储的电能为E=LI2/2，设f方波的频率，1a内开关管将导通f次，这样。电感每储的能为W=f×E，设这些能量转化向负载的效率为η，那么输出率为P=η×W+Po，Po电源直接向负载供电的功
现进行算。驱动一个LED要100mW。电源的Po约为20mW。为了保证供，按P=100mW。取η=80,，再随便找一个百uH的电感，如500 uH:另一方面，根据能量守恒。3.3V约为1.2V的3倍。再由率问。电感的驱动电流差不多要LED工电流的3-4倍，就取为120mA，这样一来。便可算出振荡率34kHz左右，样，取R=2kΩ，C=0.01 uF便能达到要求。确定参数时。频率可不可低，电感宁大勿小，这样才能保输出
元件表
三、制作
由于路简单。元件在2×2cm的板上。只要操作无误，通电源电路就能作。先要接上LED，用万用表出输出电压，这时候，调节R4的大小，R4大，输电压小。反之亦然，当输出电压在3.2V左右时，可接上LED，再调节R4的大小，使足够亮，注意，不可LED两端的电压超过3.6V，否则有可能烧毁LED。这
1节5号池供电,带有“光”功能的LED手
LED手电大家都用得多了,但是在黑的夜,什么都看见的情况下,即使有手电也找不到!我为了解决这个问题,曾经在手电的LED四周涂夜光材料的,是效果不好,长
近段时间刚刚做了个带有“夜光”功能的LED手,还加装了亮度调节功能,用着不错,现在和
此电采用1节5号电池供电,所谓的“夜光”能,就是在BOOST电路里加一个“待”工作方式,当放入电池(电池要有电!)有开开关的情况下,BOOST就会以很低的功率进行工作,此时的输电流为1mA,LED发出很弱的光;当打
以下是成品图以及电
“夜光”状态:
正常点亮状态:
内部结构:
照射效果:
电路原理图:
