電氣傳動(dòng)第12講

電氣傳動(dòng)與微機(jī)控制sftyikun@電氣信息系高滿茹第十二講第四章第二節(jié)交—直—交電壓型逆變器的種類和特性三、VDMOS逆變器：

VDMOS器件的控制特點(diǎn)，是在柵(G)極加一電壓，則在漏(D)極與源(S)極之間會(huì)有一個(gè)與控制電壓有一定關(guān)系的電流流過。因此說(shuō)VDMOS器件是電壓控制電流源器件。圖中T1～T6

是做為主開關(guān)器件的VDMOS

管，圖中的六只二極管是VDMOS器件內(nèi)部寄生的，作為續(xù)流二極管，為感性負(fù)載ZA、ZB、ZC中的電流提供續(xù)流通路。對(duì)比VDMOS

和GTR，同是自關(guān)斷器件，那么由VDMOS構(gòu)成的逆變器與由GTR構(gòu)成的逆變器又有什么不同呢？第四章第二節(jié)交—直—交電壓型逆變器的種類和特性1VDMOS器件的開關(guān)速度由于VDMOS器件是依靠多數(shù)載流子(電子)傳輸電流的，因此，可以忽略雙極型器件(如GTR)中十分重要的基區(qū)渡越效應(yīng)和電阻效應(yīng)對(duì)開關(guān)過程的影響；加上它不存在雙極型器件不可避免的少子(正電荷)存儲(chǔ)效應(yīng)，基上沒有反向恢復(fù)過程，所以開關(guān)速度相當(dāng)高，可達(dá)ns級(jí)。2VDMOS器件的驅(qū)動(dòng)由伏安特性可以看出，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，漏極電流ID的大小是由柵源電壓VGS的高低來(lái)控制的。當(dāng)VGS較小時(shí)，VDMOS的工作點(diǎn)可能在有源區(qū)或截止區(qū)；當(dāng)VGS較大時(shí)，工作點(diǎn)可能在歐姆電阻區(qū)。也就是說(shuō)控制VDMOS

器件的通斷，即控制ID的有無(wú)，與柵源電壓的高低有關(guān)。只要柵源電壓足夠高，VDMOS

器件即處于導(dǎo)通狀態(tài)；只要柵源電壓小于某一定值，VDMOS就處于斷態(tài)。tVGS0C=2700pFGSiGS1iGS2iGS0t第四章第二節(jié)交—直—交電壓型逆變器的種類和特性由右圖所示VDMOS器件的結(jié)構(gòu)圖可以看出，在柵源之間有一個(gè)電容CGS。由于這個(gè)電容的存在，使得柵源電壓VGS實(shí)際上成為了這個(gè)電容的充電電壓。VDMOS器件的結(jié)構(gòu)：因此VDMOS的開關(guān)速度就與這電容的充電速度直接相關(guān)。柵源電壓上升下降速度決定VDMOS的開關(guān)速度左圖所示電路中，改變柵極電阻R的大小，可以改變柵極驅(qū)動(dòng)電流IGS。在VGS上升沿有一個(gè)正向充電電流iGS1；在VGS

下降沿有一個(gè)放電電流iGS2。電流iGS1足夠大，CGS

的充電速度快，VGS

上升的速度就快，則VDMOS

開通速度就快；電流iGS2

足夠大，CGS

的放電速度快，VGS

下降的速度就快，則VDMOS

關(guān)斷速度就快。第四章第二節(jié)交—直—交電壓型逆變器的種類和特性所以說(shuō)VDMOS器件所需驅(qū)動(dòng)功率很小，這與GTR形成了鮮明的對(duì)照。VDMOS器件所需驅(qū)動(dòng)功率：在VDMOS驅(qū)動(dòng)上，只要在其柵源上加一個(gè)電壓而不是電流，即可控制其通斷。充放電電流的大小，導(dǎo)致VGS

的上升速度的快慢。為了保證VDMOS

的開關(guān)速度，要求其驅(qū)動(dòng)電路的電源要有一定的輸出功率，即驅(qū)動(dòng)電源要保證在瞬間能提供足夠大的充電電流。第四章第二節(jié)交—直—交電壓型逆變器的種類和特性3VDMOS器件的失效與保護(hù)下圖給出了VDMOS器件MTH8N90的安全工作區(qū)。該器件的參數(shù)為：ID=8A，VDS=900V。由于VDMOS導(dǎo)電模式是電子導(dǎo)電，所以其電阻溫度系數(shù)是正的。因此不存在雙極型器件的二次擊穿問題。所以它的安全工作區(qū)基上是由功耗限、最大漏電流限、漏源擊穿電壓限確定的，不必象雙極型晶體管那樣被二次擊穿限切去一大塊。雖然從多子導(dǎo)電這一點(diǎn)分析，VDMOS沒有二次擊穿問題，但對(duì)器件內(nèi)部寄生的二極管處理不好，器件也可能產(chǎn)生失效，其表現(xiàn)和雙極型器件的二次擊穿相似。第四章第二節(jié)交—直—交電壓型逆變器的種類和特性4VDMOS器件使用時(shí)應(yīng)注意的問題(1).防上柵極的靜電擊穿損壞因?yàn)閂DMOS的輸入阻抗很高，如果在CGS上存儲(chǔ)過量的電荷又釋放不出去，在柵源間產(chǎn)生過高的電壓造成柵源間擊穿，使器件損壞，因此要采取相應(yīng)的措施。(2).防止柵極偶然性振蕩而產(chǎn)生過電壓由于VDMOS的柵源間有一個(gè)輸入電容CGS，這個(gè)電容很可能和驅(qū)動(dòng)電路的線路電感間產(chǎn)生諧振，造成柵極過壓。對(duì)此，可以采取在柵極串接一個(gè)幾十到幾百歐的防振電阻來(lái)消除。為防止逆變器中的VDMOS

器件在開關(guān)狀態(tài)下由于線路電感所產(chǎn)生的過壓，應(yīng)在