一.普通晶體管(Thyristor)也稱可控硅(SCR)，是靠門極電流觸發的半可控器件，具有正反向阻斷能力，而門極觸發電流是通過在門極G和陰極K之間施加觸發電壓產生的。其等效工作原理如圖一所示。

圖一 可控硅等效工作原理

從虛線框內的等效電路可以看出，T1、T2彼此基極與集電極互連，門極注入觸發電流Ig后，形成強烈的正反饋，兩個等效三極管T1、T2進入完全飽和狀態，即SCR導通狀態，可見，晶閘管一旦被觸發導通，門極就失去了控制作用，即觸發脈沖可暫時撤除了。這與全控型器件不同，導通與關斷期間并不需要持續的驅動信號。但高壓大電流SCR需要的短暫觸發電流比較大，為可靠觸發SCR開通且縮短開通時間，觸發脈沖必須前沿陡峭且具有足夠的幅值，圖二的逆變觸發電路中，采用強觸發方式，可以較好地解決大功率SCR的觸發控制問題，觸發波形如圖二左側所示。

圖二 SCR觸發電路及強脈沖波形

圖二中的C5、C6為加速電容，通過脈沖變壓器(PTR)及整形二極管產生脈沖的前沿尖峰，形成SCR強觸發脈沖，進而產生SCR所需的強觸發門極電流。可以從不同角度來理解加速電容的作用。PTR初級具有感性，會阻礙電流增大，不利其快速儲能，電容是其對偶元件，電流可以突變，可補償電感阻礙電流的作用，加速了PTR的能量轉換和傳輸，有利于輸出尖峰脈沖；也可把T5輸出的信號看成非正弦周期方波，PTR初級同名端也看成輸出方波，按傅里葉級數，其恒定分量加在電阻上，而對于其他各次正弦諧波分量，因電容阻抗較小，電流可以順利通過，C5旁路了電阻的阻礙作用，進而產生加速效果。為全面了解強脈沖產生過程，簡單介紹一下觸發電路組成。Us為跟蹤觸發正弦信號，由主電路電壓信號和補償電容(諧振電容)電流信號合成，在a、b兩輸入端分成兩半，分別加于左右電路，在Us由正向負過渡時出脈沖，相位差為180度。以左側為例，T3為射極跟隨器，同相放大電流；C3、R11構成微分電路，實質為高通濾波器，產生的尖脈沖用于控制達林頓管T5，尖脈沖寬度決定了最終輸出的強脈沖寬度。

二. 為加深對加速電容的理解，再舉例說明其在IGBT驅動電路中的應用。IGBT為靠柵極電壓觸發的全控型器件，導通或關斷期間驅動信號需要持續施加，這與SCR的一觸即發不同，它的驅動電路需求是既能快速開通，也要能以適當的速度關斷。IGBT隔離驅動PTR與SCR觸發用PTR 的特性是不同的，IGBT的PTR要能比較完整地傳輸、放大PWM信號。以圖三為例，說明加速電容作用及相關內容。

圖三 IGBT驅動電路

這里的加速電容C1不僅具有加速驅動脈沖形成，縮短IGBT的開通與關斷時間，降低開關損耗的作用，還有保持驅動脈沖完整性的作用。圖三的T1~T4構成橋式脈沖放大電路，跟隨PWM_A、PWM_B信號變化，輸出相位相反的脈沖，A高電平B低電平時，T2、T4導通；B高電平A低電平時，T1、T3導通。如果沒有電容C1，PTR輸入脈沖中的高頻電流分量將會受到PTR初級線圈電感量的抑制而難以通過，加上C1后，補償了電感的作用，驅動脈沖中的直流分量通過電阻R5施加，而高頻交流分量主要通過C1施加，PTR就能完整地傳輸已放大的PWM信號。改變C1容值，還有調節死區電壓的輔助作用。驅動電路是為IGBT服務的，IGBT的特性需要知道，否則對驅動電路的組成是難以理解的。IGBT的等效電路如圖四所示。

圖四 IGBT等效電路

由虛線框內的IGBT等效電路可知，它是一種復合器件，輸入控制部分為NMOS，輸出級為BJT，內部晶體管T1和T2相當于是一個寄生晶閘管，過大的集電極電流會引起正反饋擎住效應；由于結電容的存在，過快地關斷IGBT，du/dt會過大，也會動態地引起擎住效應。無論什么原因引起的擎住效應，都會使柵極G失去控制作用，造成主電路短路而燒壞IGBT。基于這些認知，與MOS管一樣，柵射電壓Uge是不能超過±20V的，一般使用15V電壓;DZ1~DZ4就是用來限制柵極電壓的，防止過高電壓擊穿內部MOS管柵極絕緣層；C11~C14具有在IGBT關斷時，避免Uge和Uce變化過快的作用，R11~R14也有減慢IGBT關斷的作用，這些措施都是防止出現擎住效應。主電路中與IGBT并接的RC緩沖器，也有抑制du/dt過大的作用。

審核編輯：郭婷