门极可关断晶闸管

精品文档 1欢迎下载 门极可关断晶闸管门极可关断晶闸管 GTOGTO 百度百科 百度百科 门极可关断晶闸管是晶闸管的一个衍生器件 但可以通过门极施加负的脉冲电流使其关 断 它是全控型器件 中文名中文名 门极可关断晶闸管 外文名外文名 Gate Turn Off Thyristor 简简 称称 门极可关断晶闸管的简称 类类 型型 晶闸管的一个衍生器件 通通 过过 通过门极施加负的脉冲电流 目录目录 1 概述 2GTO 的结构 3GTO 与普通晶闸管的不同 4GTO 的主要参数 1概述 GTO Gate Turn Off Thyristor 是门极可关断晶闸管的简称 他是晶闸管的一个衍生 器件 但可以通过门极施加负的脉冲电流使其关断 他是全控型器件 2GTO 的结构 GTO 和普通晶闸管一样 是 PNPN 四层半导体结构 外部也是引出阳极 阴极和门极 但和普通晶闸管不同的是 GTO 是一种多元的功率集成器件 虽然外部同样引出三个极 但 内部包含数十个甚至数百个共阳极的小 GTO 单元 这些 GTO 单元的阴极和门极在器件内部并 联 他是为了实现门极控制关断而设计的 GTOGTO 的内部结构图和电气图形符号的内部结构图和电气图形符号 精品文档 2欢迎下载 GTOGTO 的工作原理的工作原理 从图中可知 PNP 和 NPN 构成了二个晶闸管 V1 V2 分别有共基极电流增益 a1 和 a2 1 当 a1 a2 1 时 是器件临界导通的条件 2 当 a1 a2 1 时 是二个晶体管过饱和导通的条件 3 当 a1 a2 1 15 而 GTO 的近似为 1 05 这样 GTO 导通时饱和程度不深 更接近与临界饱和 为门极可关断控制提供了有力条件 不利因素 导通时管压降增大了 3 集成结构中每个 GTO 单元的阴极面积小 门极和阴极间的距离大为缩短 使得 P2 基 区的横向电阻很小 使门极抽出较大的电流成为可能 4 它比普通晶闸管开通过程快 承受的电压能力强 4GTO 的主要参数 1 最大可关断阳极电流 IATO 精品文档 3欢迎下载 2 电流关断增益 Off IATO IGM IGM 是门极负脉冲电流最大值 Off 一般只有 5 左右 这是 GTO 的主要缺点 3 开通时间 Ton 开通时间指延迟时间与上升时间之和 GTO 的延迟时间一般为 1 2us 上升时间则随同态 阳极电流值的增大而增大 4 关断时间 Toff 关断时间指存储时间与下降时间之和 而不包括尾部时间 GTO 的存储时间则随阳极电 流值的增大而增大 下降时间一般小于 2us 精品文档 4欢迎下载 可关断晶闸管门极驱动电路 图 1 包括门极开通电路和门极关断电路 某些场合还包括虚线所示的门极 反偏电路 以增加抗干扰能力 门极开通电路为可关断晶闸管提供开通时的正门极脉冲电流 图 2a 是一 种门极开通电路 当导通信号电压是高电平时 晶体管 G1 导通 其发射极电流即作为触发电流流入可关 断晶闸管门极 门极关断电路为可关断晶闸管提供关断时的负门极脉冲电流 图 2b 是一种门极关断电路 当关断信号来时 晶闸管 G2 导通 负电压 E2 通过 G2 加到可关断晶闸管的门极 抽取门极电流 当可关 断晶闸管 T 关断后 门极恢复阻断 门极电流降为零 G2 也恢复阻断 图 2c 是完整的双电源门极驱动电 路 可关断晶闸管门极驱动电路 可关断晶闸管门极驱动电路分类 根据对驱动可关断晶闸管的特性或容量 应用的场合 电路电压 工作频率 要求的可靠性和价格等方 面的不同要求 有各式各样的门极驱动电路 可关断晶闸管门极驱动电路 图 3 是单电源可关断晶闸管门极驱动电路 输入导通信号时 G1 导通 产生正门极脉冲电流 使可关断晶 闸管导通 这时电容器 C 充上了左正右负的电压 输入关断信号时 G1 关断 G2 导通 已充电的电容作 为电源通过 G2 抽取可关断晶闸管的门极电流 使可关断晶闸管关断 这种电路的特点是电路简单 仅需 一组驱动电路的电源 但导通信号的时间不能太短 否则电容上储存的能量太小 不足以关断可关断晶 闸管 可关断晶闸管门极驱动电路 图 4 是脉冲减窄的门极开通电路 用以减少门极损耗 可关断晶闸管导通后 能自行维持导通 门极正脉 冲电流失去作用 在保证晶闸管可靠导通的前提下 尽可能减小正触发脉冲的宽度 当导通信号电压是 高电平时 晶体管 G1 导通 G1 的发射极电流通过电阻 R 稳压管 W 提供 G2 的基极电流 G2 进入放大状 态 它的发射极电流即是可关断晶闸管 T 的正门极脉冲电流 当 T 导通后 二极管 D 的阴极电位低于阳极 精品文档 5欢迎下载 电位 D 导通 将 G1 所有的发射极电流引入 T 的阳极 G2 截止 T 的门极电流降为零 这种电路既实现 了正触发脉冲的减窄 又无碍于变流器的正常工作 为了用同一个控制电路控制不同电位的可关断晶闸管 或为了保证控制电路的安全 需将控制电路和可 关断晶闸管门极之间用光耦合器件或脉冲变压器进行电位隔离 光耦合器是小功率器件 它的输出信号 经放大后才能驱动可关断晶闸管 光耦合器隔离的门极驱动电路常用于中小功率的可关断晶闸管驱动 在大功率的可关断晶闸管应用中 门极关断电流往往很大 达几百安 如不用变压器进行阻抗变换 相 对于门极阻抗而言 门极电路的电压很低 很难确保关断脉冲电流的上升率 所以在大功率可关断晶闸 管的门极关断电路中 常用脉冲变压器进行电位隔离 可关断晶闸管门极驱动电路 图 5 是一种用脉冲变压器隔离的门极驱动电路 输入导通信号时 用互补的高频信号驱动晶体管 G1 和 G2 在 变压器 TM1 中产生一个交流高频方波电压 经二极管 D1 D2 整流后 为可关断晶闸管提供一个正的门极 驱动电流 输入关断信号时 晶体管 G3 导通 变压器 TM2 副边感生出下正上负的电压 这个电压通过 R1 和 R2 分压加到晶闸管