IGCT驱动电路与开关特性分析

IGCT的另一个核心部分即为其门极驱动电路，由于在IGCT的关断过程中，需要在瞬间将阴极电流换流到门极，因而需要门极电流很快达到阳极电流的幅值，要有一个极大的电流上升率，而门极-阴极之间所能加的电压很小，典型值为15V或者20V左右，这就需要其门极驱动电路有很小的电感，为满足这一要求，通常将门极驱动电路集成在PCB上，直接和GCT相连，这样可以大大地减小驱动电路的附加电感，一般可以小到数个纳亨（3～7nH）。表2-1是对GTO和GCT的门极驱动电路的相关参数的比较。两管的通流能力大致相当，为4000A。

表2-1 典型的GTO和GCT门极驱动特性比较

对于GCT的驱动电路，基本和GTO的结构类似，由几个模块组成，各个模块执行各自的功能，由控制单元对这些开关模块进行控制。其结构可以描述为图2-17所示。

其开通电路如图2-18所示。当控制单元给出开通信号后，VT₁₄开通，同时，IC₁₂使得VT₁₂开通，这样门极回路被开通，直到GCT门极上的电流达到一个设定的值，并保持该值处在一定的范围内，对门极提供驱动电流。

和GTO一样，GCT在开通后同样要在门极和阴极间加上电压以保证GCT的开通状态，防止某些单元关断，这一通态电流要保持在数安培到十几安培之间。对于6kV／6kA的非对称GCT，其电流在15A以上。图2-19为开通时的维持通态电流的电路图。

图2-17 IGCT门极驱动电路原理图

图2-18 开通电路图(www.xing528.com)

图2-19 通态维持电路图

GCT的关断电路对感抗特性要求是最高的，需要电路连线尽可能少，图2-20为其两种不同的简单结构，由电容和MOSFET组成。对于该电路，要保证MOSFET的通态电阻很小（最好在百微欧姆量级或者更小），而对于其电容的电荷容量，对于一个6kA的GCT，关断中需要最大电量的典型值为13mC，这样电容的大小需要在几百微法附近。

图2-20 IGCT关断电路及其集成前后对比

GCT的驱动电路和GCT的连接方式有两种，一种是驱动电路和GCT通过印制电路板直接相连，另一种是将驱动电路集成在GCT的周围，如图2-21所示。

图2-21 IGCT实物图