电力半导体器件的驱动电路是电力电子电路与控制电路之间的接口，是电力电子装置的重要环节，对整个装置的性能有很大的影响。性能良好的驱动电路，可使电力电子器件工作在较理想的工作状态，缩短开关时间，减小开关损耗，对于整个装置的运行效率、可靠性和安全性都有重要意义。另外，电力电子器件或整个装置的一些保护设备也往往就近设在驱动电路中，或者通过驱动电路来实现，这使得驱动电路的设计更为重要。

简单地说，驱动电路的基本任务，就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。对于半控型器件，只需提供开通控制信号；对于全控型器件，则既要提供开通控制信号，又要提供关断控制信号，以保证器件按要求可靠导通或关断。

驱动电路还要提供控制电路与主电路之间的电气隔离环节，一般采用光隔离或磁隔离。光隔离一般采用光耦合器；磁隔离的元器件通常是脉冲变压器，当脉冲较宽时，应采取措施避免铁心饱和。

按照驱动电路加在电力电子器件控制端和公共端之间信号的性质，可以将电力电子器件分为电流驱动型和电压驱动型两类。晶闸管虽然属于电流驱动型器件，但它是半控型器件，因此下面将单独讨论其驱动电路，晶闸管的驱动电路常称为触发电路。对于典型的全控型器件GTO、BJT、P-MOSFET和IGBT，则将按电流驱动型和电压驱动型分别讨论。

值得说明的是，驱动电路的具体形式可为分立元器件构成的驱动电路，但目前的趋势是采用专用集成驱动电路，包括双列直插式集成电路，以及将光耦隔离电路也集成在内的混合集成电路，而为达到参数最佳配合，首选所用器件生产厂家专门为其器件开发的集成驱动电路。

1.晶闸管的触发电路

晶闸管触发电路的作用是产生符合要求的门极触发脉冲，保证晶闸管在需要的时刻由阻断转为导通。晶闸管触发电路往往包括对其触发时刻进行控制的相位控制电路。触发电路一般由同步电路、移相控制、脉冲形成和脉冲功率放大4部分组成。

为了保证晶闸管的可靠触发，晶闸管对触发电路有一定要求，概括起来有如下几点：

1）触发脉冲的宽度应保证晶闸管可靠导通，对感性和反电动势负载的变流器应采用宽脉冲或脉冲列触发，对变流器的起动、双星形带平衡电抗器电路的触发脉冲应宽于30°，三相全控桥式电路应采用宽于60°或采用相隔60°的双窄脉冲。

2）触发脉冲应有足够的幅度，对户外寒冷场合，脉冲电流的幅度应增大为器件最大触发电流的3～5倍，脉冲前沿的陡度也需增加，一般需达1～2A/μs。

3）所提供的触发脉冲应不超过晶闸管门极的电压、电流和功率定额，且在门极伏安特性的可靠触发区域之内。

4）应有良好的抗干扰性能、温度稳定性及与主电路的电气隔离。

晶闸管理想的触发脉冲电流波形如图5-23所示。

图5-24所示为常见的晶闸管触发电路。它由VT₁、VT₂构成的脉冲放大环节和脉冲变压器（TM）及附属电路构成的脉冲输出环节两部分组成。当VT₁、VT₂导通时，通过脉冲变压器向晶闸管的门极和阴极之间输出触发脉冲。VD₁和R₃是为了VT₁、VT₂由导通变为截止时脉冲变压器（TM）释放其储存的能量而设的。为了获得触发脉冲波形中的强脉冲部分，还需适当附加其他电路环节。

图5-23 晶闸管理想的触发脉冲电流波形

图5-24 常见的晶闸管触发电路

图5-25 推荐的GTO门极电压电流波形

图5-26 典型的直接耦合式GTO驱动电路(www.daowen.com)

2.全控型器件的驱动电路

（1）电流驱动型器件的驱动电路

GTO和BJT是电流驱动型器件。GTO的开通控制与普通晶闸管类似，但对触发前沿的幅值和陡度的要求高，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流。使GTO关断需施加负门极电流，对其幅值和陡度的要求更高，幅值需达阳极电流的1/3左右，陡度需达50A/μs，强负脉冲宽度约30μs，负脉冲总宽约10μs，关断后还应在门阴极施加约5V的负偏压，以提高抗干扰能力。推荐的GTO门极电压电流波形如图5-25所示。

GTO一般用于大容量电路的场合，其驱动电路通常包括开通驱动电路、关断驱动电路和门极反偏电路三部分，可分为脉冲变压器耦合式和直接耦合式两种类型。直接耦合式驱动电路可避免电路内部的相互干扰和寄生振荡，可得到较陡的脉冲前沿，因此目前应用较广，但其功耗大，效率较低。图5-26所示为典型的直接耦合式GTO驱动电路。该电路的电源由高频电源经二极管整流后提供，二极管VD₁和电容C₁提供5V电压；VD₂、VD₃、C₂、C₃构成倍压整流电路，提供15V电压；VD₄和电容C₄提供-15V电压。场效应晶体管VF₁开通时，输出正强脉冲；VF₂开通时，输出正脉冲平顶部分；VF₂关断而VF₃开通时输出负脉冲；VF₃关断后电阻R₃和R₄提供门极负偏压。

使GTR开通的基极驱动电流应使其处于准饱和导通状态，使之不进入放大区和深饱和区。关断GTR时，施加一定的负基极电流有利于减小关断时间和关断损耗，关断后同样应在基射极之间施加一定幅值（6V左右）的负偏压。GTR驱动电流的前沿上升时间应小于1μs，以保证它能快速开通和关断。理想的GTR基极驱动电流波形如图5-27所示。

图5-28所示为GTR的一种驱动电路，包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。其中二极管VD₂和电位补偿二极管VD₃构成所谓的贝克钳位电路，也就是一种抗饱和电路，可使GTR导通时处于临界饱和状态。当负载较轻时，如果VT₅的发射极电流全部注入VT，会使VT过饱和，关断时退饱和时间延长。有了贝克钳位电路之后，当VT过饱和使得集电极电位低于基极电位时，VD₂就会自动导通，使多余的驱动电流流入集电极，维持U_bc≈0。这样，就使得VT导通时始终处于临界饱和。图中，C₂为加速开通过程的电容。开通时，R₅被C₂短路，这样可以实现驱动电流的过冲，并增加前沿的陡度，加快开通。

图5-27 理想的GTR基极驱动电流波形

图5-28 GTR的一种驱动电路

驱动GTR的集成驱动电路中，THOMSON公司的UAA4002和三菱公司的M57215BL较为常见。

（2）电压驱动型器件的驱动电路

P-MOSFET和IGBT是电压驱动型器件。P-MOSFET的栅源极之间和IGBT的栅射极之间都有数千皮法的极间电容，为快速建立驱动电压，要求驱动电路具有较小的输出电阻。使P-MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10～15V，使IGBT开通的栅射极间驱动电压一般取15～20V。同样，关断时施加一定幅值的负驱动电压（一般取-15～-5V）有利于减小关断时间和关断损耗。在栅极串入一只低值电阻（数十欧）可以减小寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。

图5-29所示为P-MOSFET的一种驱动电路，它也包括电气隔离和晶体管放大电路两部分。当无输入信号时，高速放大器A输出负电平，VT₃导通输出负驱动电压。当有输入信号时，A输出正电平，VT₂导通输出正驱动电压。

IGBT的驱动多采用专用的混合集成驱动器。常用的有三菱公司的M579系列（如M57962L和M57959L）和富士公司的EXB系列（如EXB840、EXB841、EXB850和EXB851）。同一系列不同型号的引脚和接线基本相同，只是适用被驱动器件的容量和开关频率以及输入电流幅值等参数有所不同。图5-30所示为M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图。这些混合驱动器内部都具有退饱和检测和保护环节，当发生过电流时能快速响应但慢速关断IGBT，并向外部电路给出故障信号。M57962L输出的正驱动电压均为15V左右，负驱动电压为-10V。

图5-29 P-MOSFET的一种驱动电路

图5-30 M57962L型IGBT驱动器的原理和接线图

至今，国外许多生产厂家已经生产出各类电力电子器件的各种驱动器，尽管其具体电路的基本原理相差不大，但品种繁多，而且还在不断推出新的品种。