六.软开关技术
1. 软开关基本原理 2. 准谐振变换电路
1. 软开关基本原理
如果开关器件是在零电压、 零电流条件下完成开关过程，那 么开关损耗减小为零。准谐振开 关电路（QRC）即可实现上述要 求。根据是在零电流条件下的开 通或关断，还是在零电压下的开 通或关断，分为零电流开关 （Zero Current Switch，ZCS） 和零电压开关（Zero Voltage Switch，ZVS）两类，统称双零 谐振开关，如图所示。
直流PWM控制技术，是指利用电力电子开关器件，把恒定直流电压 变换成电压脉冲列，并通过改变电压脉冲宽度达到改变输出直流电压的 控制技术。它是直流变换电路中最常用的一种控制方式，基本电路如图 （a）所示。当开关S闭合时，负载电压 ，持续时间 ；当开关S断开时， 负载上电压 ，持续时间 。故为斩波电路的工作周期。电路的输出电压、 电流波形如图（b）所示。
2. 准谐振变换电路 （1）零电压开关准谐振变换电路（ZVS QRC）
（2）零电流开关准谐振变换电路（ZCS QRC）
2.降压斩波电路
（1）电路结构
直流降压斩波电路（Buck Chopper）一种输出电压平均值低于 输入直流电压的电路。主要用于直流稳压电源和直流电机的调速。 降压斩波电路的原理如图所示。
（2）工作原理
（3）数量关系
（4）正激变换器
3.升压斩波电路
（1）电路结构
（2）工作原理 （3）数量关系
一 .电力晶体管的工作原理与参数
1.结构与工作原理 2.基本特性 3.主要技术参数 4.二次击穿和安全工作
1.结构与工作原理
（1）结构
一个GTR芯片包含有大量的并联晶体管单元，这些晶体管单元共用 一个大面积集电极，而发射极和基极是多个并联。对GTR来说，主要 考虑的指标是高耐压、大电流和优良的开关特性。用于信息处理的普 通晶体管更注重单管电流放大系数、线性度、频率响应以及噪声和温 漂等性能参数。
（2）性能测试
四.电力晶体管应用基础电路
1.驱动电路 2.保护电路 3.缓冲电路 4.散热问题
1.驱动电路
（1）GTR的驱动信号
GTR的驱动信号对GTR的正常工作起着极其重要的作用，GTR器件的 工作状态及特性都随着基极驱动条件的变化而变化。为了减少开关损 耗，提高开关速度，GTR要求的基极电流波形如图所示。
全国高等院校规划教材·精品与示范系列 中国电子教育学会推荐教材
全国高等职业教育“十三五”规划教材
电力电子器件及应用技术
（ISBN 978-7-121-35201-0）
刘艺柱 等 编著
项目四 电力晶体管的应用
一、电力晶体管的工作原理与技术参数 二、直流斩波电路 三、电力晶体管的选型与检测 四、电力晶体管器件应用基础电路 五、直流PWM控制技术 六、软开关技术
3.缓冲电路
4.散热问题
在高频大功率开关条件下工作的GTR，其功耗由静态导通功耗、动态 开关损耗和基极驱动功耗三部分组成。动态功耗过大，势必会引起晶体管 内局部温度过高并且导电不均匀，同时由于电流过分集中，致使温升过高， 产生二次击穿，造成局部烧毁事故。此时，器件的壳温不一定很高，但是 管子已经失效。
目前常用的GTR器件有单管、达林顿管和模块三大系列。单个GTR 的电流放大倍数比较小，通常采用至少由两个晶体管组成的达林顿结 构。
如图所示，采用达林顿结构可以增大电流放大倍数和加速器件的 关断。将达林顿结构晶体管进行封装，可制成单管、四管和六管模 块，便是模块结构器件。
（2）工作原理
2、基本特性
五.直流PWM控制技术
1.基本工作原理 2.PWM集成控制电路
1.基本工作原理
2.PWM集成控制电路
SG1525/2525/3525系列集成PWM 控制器是频率固定的单片集成脉宽调 制型控制器的一个系列。SG1525内部 原理和管脚分布如图所示。SG1525内 部由基准电压 、振荡器 、误差放大 器 、比较器DC及PWM锁存器、分相器、 欠电压锁定器、输出级、软起动及关 闭电路等组成。
（4）反激变换器
5.Cuk斩波电路
（1）电路结构
（2）工作原理
（3）电感耦合型变换 器
电感耦合型变换器也被称为Cuk变换 器。前面提及的所有变换器都需要一个 电感-电容（L-C）滤波器来抑制输出电 压中的纹波。降压变换器需要比升压变 换器更大的滤波器。由于纹波在变换器 的输入和输出两侧都存在，可利用匹配 电感去耦合两侧的纹波电流斜坡来消除 纹波，如图所示。
（4）推挽变换器
Uo

ton T
U s1

ton T
Uin n
4.升降压斩波电路
（1）电路结构
（2）工作原理
（3）数量关系
输出电压为
Uo

TON TOFF
U

T
TON TON
U

kU 1 k
假设电路所有元件无损耗，则输入功 率就等于输出功率，即：
UIi UoIo
Io U 1 k Ii Uo k
三.电力晶体管的选型与检测
1.电力晶体管的选型 2.电力晶体管的检测
1.电力晶体管的选型
（1）选型参数
（2）型号规定
以瑞萨功率晶体管型号的识读为例，如图所示。
2.电力晶体管的检测
（1）管脚识别
通常把最大集电极电流 或最大集电极耗散功率 的晶体管称为大功 率晶体管，多用于大电流、高电压的电路。一般分为金属壳封装和塑 料封装两种，常见外形及管脚排列如图所示。
（1）静态特性
（2）动态分析
3、主要技术参数
（1）电压参数
（2）电流参数
4、二次击穿和安全工作区
（1）二次击穿
（2）安全工作区
二.直流斩波电路
1.直流斩.Cuk斩波电路
1.直流斩波电路的PWM控制
脉宽调制（Pulse Width Modulation—PWM）控制就是对脉冲的宽度进 行调制的技术，简称PWM控制技术，又称为定频调宽控制方式。它是指在脉 冲工作频率（或周期T）不变情况下，通过对一系列脉冲的宽度进行调制， 即调节开关导通时间 ，从而改变脉冲的占空比K ，获得所需要的等效电压 或电流波形。
（2）GTR的驱动电路
基极驱动电流的各项参数直接影响GTR的开关性能，因此根据主电 路的需要正确选择或设计GTR的驱动电路非常重要。
（3）简单的双电源驱动电路
（4）集成基极驱动电路
2.保护电路
由于GTR存在二次击穿问题，而二次击穿过程很快，远小于快速熔断 器的熔断时间；GTR承受过电流的能力很差，若在工作过程中因为过载 超过所规定的结温，或者在关断过程中超过集电极最大可关断电流而使 电流局部集中，都有可能造成GTR的损坏。因此诸如快速熔断器之类的 过电流保护方法对GTR类电力电子设备来说是无用的，GTR可能先行烧毁。 GTR的过电流保护要依赖于驱动和特殊的保护电路。