电气传动第12讲

电气传动与微机控制sftyikun@电气信息系高满茹第十二讲第四章第二节交—直—交电压型逆变器的种类和特性三、VDMOS逆变器：

VDMOS器件的控制特点，是在栅(G)极加一电压，则在漏(D)极与源(S)极之间会有一个与控制电压有一定关系的电流流过。因此说VDMOS器件是电压控制电流源器件。图中T1～T6

是做为主开关器件的VDMOS

管，图中的六只二极管是VDMOS器件内部寄生的，作为续流二极管，为感性负载ZA、ZB、ZC中的电流提供续流通路。对比VDMOS

和GTR，同是自关断器件，那么由VDMOS构成的逆变器与由GTR构成的逆变器又有什么不同呢？第四章第二节交—直—交电压型逆变器的种类和特性1VDMOS器件的开关速度由于VDMOS器件是依靠多数载流子(电子)传输电流的，因此，可以忽略双极型器件(如GTR)中十分重要的基区渡越效应和电阻效应对开关过程的影响；加上它不存在双极型器件不可避免的少子(正电荷)存储效应，基上没有反向恢复过程，所以开关速度相当高，可达ns级。2VDMOS器件的驱动由伏安特性可以看出，当负载一定时，漏极电流ID的大小是由栅源电压VGS的高低来控制的。当VGS较小时，VDMOS的工作点可能在有源区或截止区；当VGS较大时，工作点可能在欧姆电阻区。也就是说控制VDMOS

器件的通断，即控制ID的有无，与栅源电压的高低有关。只要栅源电压足够高，VDMOS

器件即处于导通状态；只要栅源电压小于某一定值，VDMOS就处于断态。tVGS0C=2700pFGSiGS1iGS2iGS0t第四章第二节交—直—交电压型逆变器的种类和特性由右图所示VDMOS器件的结构图可以看出，在栅源之间有一个电容CGS。由于这个电容的存在，使得栅源电压VGS实际上成为了这个电容的充电电压。VDMOS器件的结构：因此VDMOS的开关速度就与这电容的充电速度直接相关。栅源电压上升下降速度决定VDMOS的开关速度左图所示电路中，改变栅极电阻R的大小，可以改变栅极驱动电流IGS。在VGS上升沿有一个正向充电电流iGS1；在VGS

下降沿有一个放电电流iGS2。电流iGS1足够大，CGS

的充电速度快，VGS

上升的速度就快，则VDMOS

开通速度就快；电流iGS2

足够大，CGS

的放电速度快，VGS

下降的速度就快，则VDMOS

关断速度就快。第四章第二节交—直—交电压型逆变器的种类和特性所以说VDMOS器件所需驱动功率很小，这与GTR形成了鲜明的对照。VDMOS器件所需驱动功率：在VDMOS驱动上，只要在其栅源上加一个电压而不是电流，即可控制其通断。充放电电流的大小，导致VGS

的上升速度的快慢。为了保证VDMOS

的开关速度，要求其驱动电路的电源要有一定的输出功率，即驱动电源要保证在瞬间能提供足够大的充电电流。第四章第二节交—直—交电压型逆变器的种类和特性3VDMOS器件的失效与保护下图给出了VDMOS器件MTH8N90的安全工作区。该器件的参数为：ID=8A，VDS=900V。由于VDMOS导电模式是电子导电，所以其电阻温度系数是正的。因此不存在双极型器件的二次击穿问题。所以它的安全工作区基上是由功耗限、最大漏电流限、漏源击穿电压限确定的，不必象双极型晶体管那样被二次击穿限切去一大块。虽然从多子导电这一点分析，VDMOS没有二次击穿问题，但对器件内部寄生的二极管处理不好，器件也可能产生失效，其表现和双极型器件的二次击穿相似。第四章第二节交—直—交电压型逆变器的种类和特性4VDMOS器件使用时应注意的问题(1).防上栅极的静电击穿损坏因为VDMOS的输入阻抗很高，如果在CGS上存储过量的电荷又释放不出去，在栅源间产生过高的电压造成栅源间击穿，使器件损坏，因此要采取相应的措施。(2).防止栅极偶然性振荡而产生过电压由于VDMOS的栅源间有一个输入电容CGS，这个电容很可能和驱动电路的线路电感间产生谐振，造成栅极过压。对此，可以采取在栅极串接一个几十到几百欧的防振电阻来消除。为防止逆变器中的VDMOS

器件在开关状态下由于线路电感所产生的过压，应在