·378 北京科技大学学报 1994年No.4 图1为典型的晶体管PWM放大器.大功率晶体管工作在开关状态，开通时迅速饱和导 通，关断时立即截止·以交互式单极性工作方式下功率晶体管T,为例 (1)T,关断后，电感L释放能量，通过二极管D2产生续流I。·如果L储存能量较多， b在T,再次开通时仍然存在，电机电流IM≈1+1c,基本保持不变.当减小到0，D,在 截止前反向恢复时间t。内相当于短路，流过反向电流IDRI1,集电极电流Lc=IM+ID,急 剧增大·若过大将使晶体管退出饱和区，造成损坏，解决办法： +○ 图1晶体管T开通时电流流向 Fig.1 Current direction at GTR T:turning on ①诚小1。，使D,在T,开通前截止·但。取决于IM及续流时间，不能随意改变· ②采用快速恢复二极管FD,其结面积小，存储电荷相对少，能很快复合消失，关断速 度快，t很短，使IpR峰值相应减小· ③限制I。的电流上升率·晶体管本身开通电流上升率较大，使IDR峰值加大，I。增 大·在晶体管基射极间并联电容，可减缓基极电压信号上升的斜率，从而减小↓的上升 率，但【加长，即以加长开通时间换取功率晶体管的安全运行· ④功率晶体管的连续电流参数c一般取系统最大电流1mx的1.2~1.5倍. ⑤在电机电流IM=Imax时，Im二Imax+IDRc·为在这种情祝下功率晶体管开通时能迅速饱和 导通并有一定的饱和深度，必须采用强驱动方式.根据晶体管饱和导通条件，按lD=I考虑， 1b,>L.m/Br≈2lmax/fx (1) (2)功率晶体管导通后，需保持饱和状态，使其功耗为最小，同时驱动电路随时准备关 断晶体管，如果晶体管处于过饱和状态，基区和集电结积累超量存储电荷·关断时，在存储 时间t,内将电荷中和，I。才开始下降.为此，晶体管开通后减小I,使其处于临界饱和状 态，减少超量存储电荷，以缩短t,加快关断.电机稳定运行时，I≤I,所以 lb,=1./B1 (2) (3)晶体管关断时除在基极加反向偏压外，使I。反向流动，以加快吸收超量存储电 荷，缩短·一般 1,≈-21o (3) 晶体管关断后，为保持可靠截止，需维持较小的反向基极电流。， 理想的晶体管基极驱动电流波形如图2.一个PWM周期内，开通区间0→，为强驱 动电流I。;导通稳态区间t1→12，为维持临界饱和电流1b,；关断区间t2→t,为反向吸· · 北 京 科 技 大 学 学 报 卯 年 图 为典型 的 晶体管 放大器 大 功率 晶体管工 作在 开 关状态 ， 开通 时迅 速 饱 和 导 通 ， 关 断时立 即截 止 以交互 式 单极性 工 作方 式 下 功率 晶体管 为例 【 ‘ 关 断后 ， 电感 释 放能量 ， 通过 二极 管 产生续 流 几 如 果 储存 能 量 较 多 ， 在 ，再次开通 时仍然存 在 ， 电机 电流 、 几 ， 基本保持不 变 当 减小 到 ， 在 截止 前反 向恢复 时 间 。 内相 当于 短 路 ， 流过反 向 电流 汇’ ， 集 电极 电 流 二 气 十 ， 急 剧 增大 若 。 过大 将使 晶体管退 出饱 和 区 ， 造 成 损坏 解 决办法 〕 仁曰叭 占月 图 晶体管 开通 时电流流 向 珑 ， 而 ① 减小 ， 使 在 开通前截止 但 取 决于 及 续流 时 间 ， 不 能 随意 改 变 ② 采用快速恢复二 极管 ， 其结面积小 ， 存储 电荷相对少 ， 能很快复合消失 ， 关断速 度快 ， 。 很 短 ， 使 峰值相 应减 小 ③ 限制 。 的 电流上 升率 晶体管本 身 开 通 电 流 上 升 率 较 大 ， 使 峰 值加 大 ， 。 增 大 在 晶 体 管 基 射 极 间 并 联 电 容 ， 可 减 缓 基 极 电 压 信 号 上 升 的斜 率 ， 从而 减小 的上 升 率 ， 但 。 加 长 ， 即 以 加 长 开 通 时 间换取 功 率 晶体 管 的安 全 运 行 ④ 功率 晶体 管 的连续 电流参 数 一般取 系 统最 大 电流 的 一 倍 ⑤ 在电机电流 二 、 时 ， 。 ， ‘ 认二 、 。 为在这种情况下功率晶体管开通时能迅速饱和 导通并 有一定 的饱和深度 ， 必须采用强驱动方式 根据晶体管饱和导通条件 ， 按 蝙 考虑 ， 刀 二 、 刀 功率 晶体管 导通后 ， 需 保持 饱 和 状态 ， 使 其 功耗 为最小 同时驱 动 电路 随 时 准备 关 断晶体管 如果 晶体 管处于 过 饱和 状态 ， 基 区 和集 电结 积累超量存储 电荷 关 断时 ， 在存储 时 间 ， 内将 电荷 中和 ， 。 才 开始 下 降 为此 ， 晶体管 开通后 减小 ， 使其 处 于 临 界 饱 和 状 态 ， 减少 超 量存 储 电荷 ， 以 缩 短 ， 加快 关 断 电机稳定运行 时 ， 毛 。 ， 所 以 口 晶 体 管 关 断 时 除 在 基 极 加 反 向偏 压 外 ， 使 反 向流 动 ， 以 加 快 吸 收 超 量 存 储 电 荷 ， 缩短 一 般 、 一 晶体管 关 断后 ， 为保持 可 靠 截止 ， 需 维 持较小 的反 向基 极 电流 气 理 想 的 晶体管 基 极 驱 动 电流波 形 如 图 一 个 周 期 内 ， 开 通 区 间 ， 为 强 驱 动 电流 人 ， 导通 稳态 区 间 ， ， 为 维持 临界 饱和 电 流 关 断 区 间 ， 为 反 向 吸