门极可关断晶闸管的触发电路有哪些关键要求？

摘要： GTO（门极可关断晶闸管）的触发电路在电力电子应用中具有关键作用，它需要满足一系列严格的要求以确保其可靠、高效地工作，以下是对GTO触发电路要求的详细阐述：一、基本要求1、脉冲电流...

GTO（门极可关断晶闸管）的触发电路在电力电子应用中具有关键作用，它需要满足一系列严格的要求以确保其可靠、高效地工作，以下是对GTO触发电路要求的详细阐述：

一、基本要求

1、脉冲电流特性：GTO需要正向门极脉冲电流来触发开通，而在关断时则需要负向门极脉冲电流，触发电路必须能够提供这两种方向的脉冲电流。

2、脉冲前沿和幅度：开通脉冲应具有前沿陡、振幅高的特点，这有利于GTO的快速导通，并减少开通损耗，关断脉冲同样需要前沿较陡，以缩短关断时间并减少关断损耗。

3、脉冲宽度：开通脉冲应有足够的宽度，以确保阳极电流可靠建立，而关断脉冲的宽度也需要适当，一般约为120μs左右。

4、反偏电路：由于GTO承受电压上升率的能力较差，因此在正向阻断期间于门极施加负偏压可以提高其承受电压上升率的能力。

二、具体电路要求

1、开通驱动电路：

脉冲变压器耦合式：通过脉冲变压器传输高频脉冲列，实现GTO的开通控制，这种方式适用于需要隔离或高频开关的应用场合。

直接耦合式：通过光耦合器等元件直接将控制信号传递给GTO的门极，实现开通控制，这种方式简单直接，但可能缺乏隔离功能。

2、关断驱动电路：

当需要关断GTO时，控制系统发出关断信号，触发SCR（硅可控整流器）导通，并通过电容、电感等元件产生负电流，实现GTO的关断。

关断脉冲的幅值和斜率直接影响到元件的元断能力、关断时间及关断损耗，关断回路需要有足够大的动力源，且回路阻抗和感抗应非常小。

三、保护措施

1、缓冲电路：在GTO开通和关断过程中，阻容二极管吸收电路（缓冲电路）可以抑制电压和电流的突变，防止过电压和过电流对器件造成损害。

2、快速熔断器保护法：通过并联快速熔断器来保护GTO，一旦出现过电流，熔断器会迅速熔断，切断电流，保护GTO。

3、撬杠保护法：利用撬杠电路在GTO导通时提供低阻抗路径，防止误导通或擎住现象的发生。

四、其他要求

1、电气隔离：在某些应用场合，为了提高系统的安全性和可靠性，可能需要在GTO触发电路中加入电气隔离元件，如光耦合器或脉冲变压器。

2、温度稳定性：GTO触发电路应具有良好的温度稳定性，能够在较宽的温度范围内正常工作，不受环境温度变化的影响。

六、常见问题解答

问题1：为什么GTO需要反偏电路？

答案：GTO需要反偏电路是因为其承受电压上升率的能力较差，在正向阻断期间于门极施加负偏压可以提高其承受电压上升率的能力，从而防止因电压上升率过高而导致的误触发或损坏。

问题2：GTO触发电路中的缓冲电路有什么作用？

答案：GTO触发电路中的缓冲电路（也称为阻容二极管吸收电路）主要用于在GTO开通和关断过程中抑制电压和电流的突变，这种电路可以防止过电压和过电流对GTO造成损害，提高系统的可靠性和稳定性。