功率晶体管基极驱动电路

功率晶体管基极驱动电路概述

简单的功率晶体管驱动电路 当信号电压是高电平时，驱动晶体管G的基极流入一定的电流，G进入放大状态。G的发射极电流大部分成为功率晶体管T的基极电流，使功率晶体管饱和导通。

当信号电压是低电平时，驱动晶体管 G截止，切断功率晶体管T的基极电流，使T截止(图1)。功率晶体管所要求的基极驱动电 流与集电极电流成正比，与它自己的电流放大倍数成反比。当功率晶体管的集电极电流较大时，仅一级驱动晶体管放大往往不能满足功率晶体管基极驱动的需要，这时G可采用复合晶体管，以增加功率晶体管基极驱动电流。

具有反向偏压的基极驱动电路 用于要求功率晶体管关断时间较短的场合。用切断基极电流的方式使功率晶体管截止时，功率晶体管关断时间很长，可达数十微秒。在关断时间内功率晶体管产生很大的损耗，限制了它的工作频率。

用反向偏压抽取负的基极电流可以缩短功率晶体管的关断时间。图2是具有反向偏压的基极驱动电路产生的基极电流波形。当基极电流Ib1足够大时，功率晶体管饱和导通。在关断功率晶体管时，使其基极流过一个负的偏置电流Ib2，抽取少数载流子，以减小关断时间。

这种电路中，用独立电源作为反向偏压。信号电压是高电平时，驱动晶体管的发射极电流为功率晶体管提供正基极电流Ib1，使功率晶体管饱和导通。信号电压是低 电平时，驱动晶体管截止，负偏压电源提供负的基极电流Ib2。这种电路的正负基极电流分别可调，负偏电压值不受信号宽度的影响，使用较方便。在图2的电路里，信号电压是高电平时，晶体管G导通，为功率晶体管提供正向基极电流。这时，电容C被充上左正右负的电压。当信号电压为低电平时,电容C的电压通过R2为功率晶体管提供负的基极电流。这种电路结构简单，但不能适应导通脉冲很窄的工作情况。

抗饱和基极驱动电路 在高频应用时，仅在功率晶体管基极加反向偏压,关断速度仍不够快。图3是加速关断的抗饱和基极驱动电路。

当信号电压是高电平时,驱动晶体管G的部分发射极电流通过D1为功率晶体管T提供基极电流，使T导通。如T饱和得较深，则它的集电极电位低于基极电位,D2就导通，使G的部分发射极电流流入D2，以减少流入D1的基极电流，使功率晶体管退出深饱和区，始终工作于准饱和工作状态 。

当信号电平变低时,G截止，负偏电压E2通过R2，D3为功率晶体管提供一个负的基极电流，功率管迅速地关断。

抗饱和基极驱动电路可以明显地减短关断时间，且线路简单，被广泛地应用于高频工作的功率晶体管的驱动电路中。它的主要缺点是功率晶体管导通时压降较高，通态损耗较大。

光耦合器隔离的功率晶体管驱动电路 为了用同一个控制电路驱动不同电位的功率晶体管，需用光耦合器或脉冲变压器在控制电路和功率管基极之间进行电隔离。用光耦合器隔离的功率晶体管驱动电路中光耦合器件的光电二极管和光电三极管之间有良好的绝缘性能，在控制电路和驱动电路之间起电位隔离作用。光耦合器是小功率器件，它的输出应根据需要采用一级或多级功率放大后驱动功率晶体管。