电力电子器件的缓冲电路
6章缓冲电路
• 匝比 N 越大，则漏极电压越 低，降低了 T 承受的电压。
• 匝比 N 越大，则二次侧电压 越高，要提高二极管反向耐压 水平。
馈能式复合缓冲电路
0. T 断时， 回路：Ud，R，L，Ls，Ds，Cs
1. T 通时， 回路1：Ud，R，L，Ls，T 回路2：Cs，Do，Co，Ls，T
第6章 缓冲电路
¾ 1. 耗能式缓冲电路
转移到缓冲器的开关损耗能量消耗在电阻上。
(1) 耗能式关断缓冲电路 (2) 耗能式开通缓冲电路 (3) 耗能式复合缓冲电路
¾ 2. 馈能式缓冲电路
转移到缓冲器的开关损耗能量以适当的方式再提供给 负载或回馈给供电电源。
(1) 馈能式关断缓冲电路 (2) 馈能式开通缓冲电路 (3) 馈能式复合缓冲电路
耗能式复合缓冲电路
0. T通， 回路：Ud，R，L，Ls，T
1. T断， 回路1：
Ud，R，L，Ls，Ds，Cs 回路2： Ls，Ds，Rs 回路3： R，L，Df
2. T再通， 回路1：Ud，R，L，Ls，T 回路2：Cs，Rs，Ls，T
馈能式关断缓冲电路
Co ：转移电容 Dc ：回馈二极管
馈能式开通缓冲电路
缓冲电路的作用 缓冲电路，也称作吸收电路
作用： • 降低浪涌电压、du/dt、di/dt； • 减少器件的开关损耗； • 避免器件二次击穿； • 抑制电磁干扰； • 提高电路的可靠性。
开关波形及轨迹线
u CE
iC
iC
0
ton
toff
P Pon
0
Poff
0
uiCc E
: 无缓冲电路的开通时的轨迹 : 无缓冲电路的关断时的轨迹 : 有缓冲电路的开通时的轨迹 : 有缓冲电路的关断时的轨迹
IGBT特性研究及驱动缓冲电路设计——毕业论文
武汉理工大学本科生毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级自动化指导教师工作单位自动化学院设计(论文)题目: IGBT特性研究及驱动、缓冲电路设计设计（论文）主要内容：了解和熟悉目前国内外IGBT产品现状和技术现状，分析IGBT结构、工作原理以及工作特性。
研究和设计多种IGBT驱动电路、保护电路，并对比分析。
针对具体一款IGBT FF600R06ME3设计其驱动电路及缓冲电路。
要求完成的主要任务:1．了解研究IGBT的目的以及意义，产品和技术的发展现状；2．IGBT驱动电路的设计；3．IGBT保护、缓冲电路的设计；4. 针对FF600R06ME3 IGBT设计其驱动电路，要求正向开通电压15V，反向截止电压-15V，工作频率≤20K，可驱动IGBT承受导通电流600A，耐压600V。
5．撰写毕业设计论文，字数不低于15000左右；6．完成外文文献翻译2万字符（其中汉字5000字）。
必读参考资料：[1] 王兆安.电力电子技术[m].北京:机械工业出版社,2008.[2] 周志敏.IGBT和IPM及其应用电路[m].北京:人民邮电出版社,2006.[3] 王飞军.IGBT关断特性分析及设计优化问题[D].浙江大学微电子与半导体系,1990.[4] 陈去非.绝缘栅双极晶体管（IGBT）的研究—静态、动态和终端模型及优化设计[D].浙江大学:电力电子技术,1993.[5] 李岳生.IGBT开关磁阻电动机调速系统研究[D].上海工业大学:工业自动化,1994.指导教师签名：系主任签名：院长签名(章)：武汉理工大学本科生毕业设计（论文）开题报告目录1．了解研究IGBT的目的以及意义，产品和技术的发展现状； (I)摘要 (1)ABSTRACT (2)1 绪论 (1)引言 (1)课题研究意义 (2)研究现状 (3)1.3.1 产品现状 (3)1.3.2 技术现状 (4)主要研究内容 (5)2 IGBT工作原理及特性研究 (6)IGBT的定义 (6)IGBT的结构和工作原理 (7)2.2.1 IGBT的结构 (7)2.2.2 IGBT的工作原理 (7)IGBT工作特性 (9)2.3.1 静态特性 (9)2.3.2 动态特性 (10)2.3.3 IGBT的开通与关断 (11)3 IGBT驱动及缓冲 (12)IGBT驱动电路的选择 (12)门极驱动的要求及电路设计 (14)3.2.1 栅极驱动电压 (14)3.2.2 对电源的要求 (14)3.2.3 对驱动波形的要求 (15)3.2.4 对驱动功率的要求 (15)3.2.5 栅极电阻 (15)3.2.6 栅极布线要求 (15)3.2.7 隔离问题 (16)典型的门极驱动电路介绍 (16)3.3.1 脉冲变压器驱动电路 (16)3.3.2 光耦隔离驱动电路 (17)3.3.3 驱动模块构成的驱动电路 (17)大功率IGBT驱动保护电路的分类 (18)3.4.1 单一功能型 (19)3.4.2 多功能型 (19)3.4.3 全功能型 (21)大功率IGBT驱动保护电路的功能 (22)3.5.1 隔离功能 (23)3.5.2 死区隔离功能 (23)3.5.3 驱动功率的缓冲功能 (24)针对FF600R06ME3这款IGBT设计的驱动电路 (24)4 IGBT保护电路的设计 (26)IGBT栅极的保护 (26)集电极与发射极间的过压保护 (26)4.2.1 直流过电压 (27)4.2.2 浪涌电压的保护 (27)集电极电流过流保护 (28)过热保护 (29)5 全文总结及展望 (30)致谢 (31)参考文献 (32)摘要全文首先对IGBT的产生和发展过程做了一个大致的介绍，重点突出了IGBT 发展的路线，智能化、模块化成为IGBT发展热点。
电力电子器件的驱动与缓冲吸收电路概述
电力电子器件的驱动与缓冲吸收电路概述
三端功率开关器件的导通与否是通过门极控制的。
不同的电力电子器件对门极驱动信号有不同的要求。
通常，普通晶闸管要求门极胜发信号要有一定的幅度、宽度和陡度。
大功率晶体管的基极驱动要求提供足够的基极驱动电流，导通时能保证器件工作于饱和状态。
关断时要给基极施加一定的反向电压，以提高关断速度和提高承受集射极间电座的能力。
GTO晶闸管对门极驱动信号提出了更严格的要求，GTO晶闸管与普通晶闸管一祥靠合适的门极触发脉冲电流使其导通，因GTO晶闸管的维持电流较普通晶闸管的大，在负载电流变化较大的情况下，需要在导通期间连续地供给门极电流。
GTO晶闸管的门极关断电路应能供给为了切断值可关断电流所需要的门极关断电流，在关断期间要设置反偏电压以提高抗干扰能力。
IG-BT和功率MOSFET的驱动是最容易的，由于这两种功率器件的门极与阴极之间是绝缘的，所以是电压控制器件，驱动功率小，其门极可用一个电容与一个电阻的串联来等效。
所以这两种器件的门极驱动电路应能提供容性负载下的脉冲电流，频率愈高，容量愈大，需要的驱动电流愈大。
器件关断时，门极一般需要施加一个合适的反向电压，以提高关断速度和增强抗干扰能力。
buck电路lcd缓冲电路工作原理
一、概述在电子设备中，LCD（Liquid Crystal Display）液晶显示屏已经成为一种常见的显示技术。
而在LCD的驱动电路中，缓冲电路的作用十分重要。
本文将介绍在LCD驱动电路中常见的缓冲电路——buck电路的工作原理。
二、LCD驱动电路概述1. LCD显示屏原理LCD显示屏通过在液晶材料中施加电场来控制光的透过程度，从而显示出不同的图案和文字。
其驱动电路通常由更替的开关电源和缓冲电路组成，以便精确控制电场的幅度和方向。
2. 缓冲电路的重要性在LCD的驱动电路中，缓冲电路的作用是将输入信号的阻抗转换为适合驱动LCD的输出阻抗。
缓冲电路还能提供电流放大和隔离的功能，以保护LCD显示屏和驱动电路。
三、buck电路的基本原理1. buck电路概述buck电路是一种DC-DC转换电路，其工作原理是通过开关管的不断连接和断开，将输入电压稳定降低到所需的输出电压。
在LCD驱动电路中，buck电路常常被用来为显示屏提供稳定的电压。
2. buck电路的工作原理buck电路中包含一个功率开关、电感、电容和二极管。
当功率开关闭合时，电感带动电流增大，储存能量；当功率开关断开时，电感释放能量，输出电压减小。
通过不断地调整开关管的闭合时间，buck电路可以将输入电压稳定地降低到所需的输出电压。
四、LCD驱动电路中的buck电路应用1. buck电路的稳压特性在LCD驱动电路中，正常工作需要稳定的电压输出。
buck电路通过内置的反馈控制电路，能够对输入电压进行精确的调整，以获得稳定的输出电压。
2. buck电路的节能特性LCD作为电子设备中常见的显示技术，对功耗的要求很高。
buck电路能够高效地将输入电压转换为所需的输出电压，减少了电能的损耗，达到了节能的效果。
3. buck电路的稳定性和可靠性LCD在工作时需要稳定的电压输出，同时又要求对电源的质量要求较高。
buck电路能够满足LCD驱动电路对电压输出的稳定性和可靠性的要求，保证LCD工作的稳定和可靠。
缓冲电路设计及仿真
1 缓冲电路作用缓冲电路一般并联在开关器件两端，重要有克制过电压、减少器件损耗、消除电磁干扰的作用。
1) 克制过电压逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。
由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很高的关断电压。
在器件关断时，主电路杂散电感上会产生与直流电压同向的感应电压pdiL dt，若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。
此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt 也会导致较高的过电压。
2) 减少器件损耗已知器件的功耗由下式决定：01TP uidt T=⎰ (1.1)在电路中增长缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而减少损耗。
从下图可知，在没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流仍然是最大值，此时的损耗最大。
加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以减少。
U DS无缓冲电路U DS I DI D有缓冲电路3) 消除电磁干扰电路运营时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。
采用缓冲电路，可克制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。
因此，减少或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt 或dV/dt ，减少开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。
2 杂散电感的测量与计算设计缓冲回路之前，一方面需要拟定杂散参数的量。
杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来拟定杂散电感的大小。
在没有任何缓冲回路时，用示波器观测器件关断时的振荡周期T1；接着，在开关管两端并联一个值拟定的电容，即测试电容test C ，重新测量器件关断时的振荡周期T2。
则杂散电感可由下式得出：2221p 2()L 4testT T C π-=(2.1)杂散电容为：21(2)p p i C L f π=(2.2)其中i f 为无缓冲电路时的振荡频率。
第五讲：缓冲电路及串并联应用
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缓冲电路与器件串并联应用
——器件的串联与均压 器件的串联与均压 （ 1 ） 当单个器件的额定电压小于实际需要时，可 当单个器件的额定电压小于实际需要时 ， 以用多个同型号的器件相串联起来。 以用多个同型号的器件相串联起来。 （ 2） 相同的漏电流 ， 但由于器件特性的分散性 ， ） 相同的漏电流， 但由于器件特性的分散性， 各器件所承受的电压却不相等。 各器件所承受的电压却不相等。
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缓冲电路与器件串并联应用
静态均流： •串联电阻均流。
•
•
动态均流： •解决方法是在器件支路中串入电感。
•
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本章小结 作业： 作业： 共两题。 2.2、2.4，共两题。 额外作业： 额外作业：
收集资料，查询一个没有讲过的新器件，说明其机构、 收集资料，查询一个没有讲过的新器件，说明其机构、 开关特性、主要参数、 开关特性、主要参数、驱动电路等
e)三角形吸 收电路
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缓冲电路与器件串并联应用
——电力电子器件的串并联 电力电子器件的串并联 对于大型的电力电子装置， （ 1 ） 对于大型的电力电子装置 ， 当单个器件的电 压或电流额定值满足不了要求时， 压或电流额定值满足不了要求时，或者考虑降低装置的 成本时，需要将几个电力电子器件串联或并联起来使用。 成本时， 需要将几个电力电子器件串联或并联起来使用。 由于各个器件之间在静、 （ 2 ） 由于各个器件之间在静 、 动态特性方面会存 在一定的差异，在串、并联组合在一起应用时， 在一定的差异，在串、并联组合在一起应用时，就会因 这些差异导致某些器件的损坏。 这些差异导致某些器件的损坏。 因此，需要采取一定措施加以保护。 （ 3 ） 因此 ， 需要采取一定措施加以保护 。 下面以 晶闸管为例介绍器件的串并联问题。 晶闸管为例介绍器件的串并联问题。
缓冲吸收电路
第四节电力电子器件的缓冲电路•缓冲电路概述；
•关断缓冲电路介绍；
•开通缓冲电路介绍；
•几种缓冲电路的应用实例介绍:
–a) 用于晶闸管的RC吸收电路，
–b)用于大功率晶体管的充放电式RCD吸收
电路
–c)用于IGBT的箝位式RCD吸收电路。
补充题1
一台GTO直流斩波器，已知电源电压为
1500V，工作电流为1000A。
开关频率为1kHz。
管子要求电压上升率不超过100V/μs。
今采用充放电式RCD缓冲吸
收电路，试求电容值和电阻的功率。
(不考虑杂散电感）
补充题2
改为IGBT斩波器，采用箝位式缓冲
吸收电路。
电容为10 μF，开关频率仍
为1kHz。
关断后电容电压尖峰为1800V。
试估算线路漏感，求吸收电阻上的功率。
电力电子电路缓冲器研究与仿真
电力电子电路缓冲器研究与仿真研究背景电力电子技术在电力系统中起着重要的作用，其应用已经涉及到许多领域。
电力电子电路缓冲器作为电力电子技术的重要组成部分之一，在电力电子电路中具有重要的功能和意义。
随着电力电子技术的不断发展和进步，电力电子电路缓冲器的研究也变得越来越重要。
电力电子电路缓冲器可以提供对电力电子器件的控制和保护，能够调节电力电子器件的功率输出，提高系统的稳定性和可靠性。
电力电子电路缓冲器在电力系统中的应用广泛，包括逆变器、变频器、电力调节器等。
它们能够实现能量的转换和传输，提高能源效率，减少能源浪费，对推动电力系统的发展和改善电力质量具有重要意义。
因此，对电力电子电路缓冲器进行深入研究和仿真分析，能够为电力系统的稳定运行和性能优化提供重要支持和指导，对电力电子技术的发展具有重要意义。
电力电子电路缓冲器有多种类型，包括电阻缓冲器、电容缓冲器和电感缓冲器等。
下面将介绍它们的原理、特点和应用场景。
电阻缓冲器电阻缓冲器是一种常见的电力电子电路缓冲器。
它使用电阻元件来减小电流的变化率，从而减少因突变电流引起的电压波动。
电阻缓冲器可以有效地保护电路中的其他元件免受过大的电流冲击。
它的原理简单，适用于各种电路，特别是在需要稳定电压输出的场景中常被使用。
电容缓冲器电容缓冲器是另一种常见的电力电子电路缓冲器。
它利用电容元件的充放电特性来平滑电压波动，降低峰值电压，并延长短暂电流脉冲的时间。
电容缓冲器适用于需要稳定电压输出的场景，尤其是在对电流响应时间要求较高的电路中。
电感缓冲器电感缓冲器使用电感元件来抵抗电流的变化率，从而减少电压的变化。
它通过电感的储能和释能来实现电流的平滑过渡，减少电路中的电压波动。
电感缓冲器在保护电路中的其他元件免受电压峰值和电流突变的影响方面具有良好的效果。
它常被应用于需要高度稳定性和电流保护的电路中。
以上是不同类型的电力电子电路缓冲器的简要介绍，它们都在特定的应用场景中发挥着重要的作用。
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第五节电力电子器件的缓冲电路•缓冲电路概述；
•关断缓冲电路介绍；
•开通缓冲电路介绍；
•几种缓冲电路的应用实例介绍:
– a) 用于晶闸管的RC吸收电路，
– b)用于大功率晶体管的充放电式RCD吸收
电路
– c)用于IGBT的箝位式RCD吸收电路。
补充题1
一台一台GTO GTO GTO直流斩波器，已知电源电压为直流斩波器，已知电源电压为15001500V V ，工作电流为工作电流为100010001000A A 。
开关频率为1kHz kHz。
管子要求电压上升率不超过100100V/V/µs 。
今采用充放电式今采用充放电式RCD RCD RCD缓冲吸缓冲吸收电路，试求电容值和电阻的功率。
(不考虑杂散电感）
补充题2
改为IGBT斩波器，采用箝位式缓冲吸收电路。
电容为10µF， 开关频率仍为1kHz。
关断后电容电压尖峰为1800V。
试估算线路漏感，求吸收电阻上的功率。