动态死区抑制MOSFET反向恢复电流的研究

功率MOSFET器件组成桥臂式拓扑结构时,由于其内部寄生的二极管反向恢复特性较差,开关过程将产生较大的反向恢复电流,引起关断电压尖峰以及漏源极和栅源极之间的振荡.分析了桥臂上下管死区大小与反向恢复电流之间的关系,提出通过动态优化死区来减小反向恢复电流的方法.给出了死区与反向恢复电流关系的初步仿真结果,并基于两种不同反向恢复特性的MOSFET器件进行了实验研究.仿真和实验结果表明,使用动态死区可有效抑制MOSFET器件的反向恢复电流,并减小由反向恢复引起的开关损耗以及关断电压的尖峰和振荡.     

IGCT-MMC中二极管反向恢复特性分析与测试

二极管的反向恢复特性在IGCT-MMC中起着重要的作用。首先介绍快恢复二极管的反向恢复特性,然后在IGCT-MMC拓扑中介绍快恢复二极管的开关行为,最后搭建适用于IGCT-MMC测试的双脉冲实验平台,并对比了3种商业化快恢复二极管产品的反向恢复特性。最终的测试结果表明,快恢复二极管的反向恢复峰值电流和功率与di/dt呈现线性关系,并且在高温下的测试结果要高于常温。而在相同的di/dt和温度条件下,不同的快恢复二极管在IGCT-MMC中反向恢复峰值电流和功率存在差异,在实际应用中需要根据二极管的安全工作区对di/dt进行合理设计。     

解析IGBT管特点、工作原理与保护电路(三)

②并在直流母线上的无感电容。在由R、C、VD构成的放电阻止型缓冲电路中,要选择高频特性好的无感电容器作为缓冲电容,选择过渡正向电压低、反向恢复时间短、反向恢复特性软的二极管作为缓冲二极管。缓冲二极管的反向耐压及峰值正向电流要与IGBT管的额定电压及额定电流相当。(3)直流过电压直流过电压产生的原因是:输入交流电源或IGBT管的前一级输入发生异常,解决的办法是:在选取IG-     

高效率CLL谐振变换器的分析与设计

阐述了CLL谐振变换器的工作原理,该变换器能在全负载范围内实现开关管的零电压开关(ZVS)和次级整流二极管的零电流开关(ZCS),降低了开关管的开关损耗,消除了二极管的反向恢复损耗。与传统LLC谐振变换器相比,CLL谐振电路网络中并联谐振电感上的电压随负载减小而减小,流过并联谐振电感上的电流也因此减小,从而减小了轻载时的环流损耗,改善了轻载效率。采用基波近似(FHA)分析方法分析CLL谐振变换器,得到该变换器的直流增益特性,并给出变换器关键参数的设计原则。通过实验验证了理论分析的正确性。     

不对称控制全桥副边双谐振DC-DC变换器

提出一种全桥副边双谐振(full-bridge secondary-dual-resonance,FB-SDR)DC-DC变换器。变换器无需添加辅助电路即可在全负载范围内实现开关管的零电压开关和副边整流二极管的零电流关断,减小了开通损耗和反向恢复损耗;同时,采用不对称控制策略,消除了传统移相全桥变换器的环流损耗,提高了变换器的效率;有效抑制了整流二极管的电压尖峰和振荡,将整流二极管电压箝位在输出电压,减小了电压应力,进一步提高了变换器的性能。详细研究FB-SDR变换器的工作原理及稳态特性,并对电路关键参数进行设计。最后,通过搭建一台1 kW、400 V/48 V的实验样机,验证理论分析的正确性。     

新型B系列贴片肖特基二极管代码及主要参数一览表

肖特基二极管具有正向导通压降小、结电容小、反向恢复时间短的特性,广泛应用于电子领域中的整流、续流、开关、混频等电路中,其封装形式如图1所示。在下表中,VRRM表示反向重复峰值电压,VF表示正向导通压降,IF表示正向电流,IRM表示反向峰值电流,CT表示结电容,空缺者表明未查找到相关资料。     

加复位绕组的零电压开关PWM全桥变换器

在全桥变换器中引入谐振电感和钳位二极管,可以使开关管在较宽的负载范围内实现零电压开关,并且消除输出整流二极管上的电压尖峰.当钳位二极管导通时,谐振电感被短路,电流保持不变,在开关管和钳位二极管中产生较大的导通损耗,而且如果滤波电感较大,钳位二极管有可能无法自然关断,从而产生较大的反向恢复损耗.在全桥变换器中增加一个复位绕组与谐振电感串联,当钳位二极管导通时,利用复位绕组电压使谐振电感电流快速下降,使钳位二极管电流快速减小到零.复位绕组的引入,不仅减小了谐振电感、开关管和钳位二极管的导通损耗,而且使钳位二极管可靠关断,避免了反向恢复.本文详细分析了加复位绕组全桥变换器的工作原理,并讨论变压器绕组匝比的选择,最后进行实验验证,并给出实验结果.     

SiC MOSFET体二极管反向恢复特性研究

详细分析了新型功率器件SiC MOSFET的结构特点及其寄生体二极管的反向恢复机理,推导了反向恢复过程的电压与电流计算;同时,搭建了双脉冲实验测试平台,通过实验和仿真的方法,测试了不同关断电压、正向导通电流和串联寄生电感这些最常见的外部因素对SiC MOSFET寄生体二极管反向恢复特性的影响;此外,对比测试了同电压等级的SiC MOSFET、Si MOSFET寄生体二极管和快恢复二极管的反向恢复性能。相关结果表明SiC MOSFET寄生体二极管可以作为变换器中的续流通道而不必额外再单独反并联快恢复二极管,对实际工程应用有一定的借鉴意义。     

电容滤波型移相全桥变换器拓扑优化与设计

针对传统DC/DC移相全桥变换器次级二极管严重的反向恢复问题与轻载运行时初级开关管零电压开通（ZVS）性能丢失,此处将传统移相全桥变换器的次级滤波电感前移至初级,构造电容型滤波网络,降低了次级二极管的电流变化率,并且于轻载时二极管进入电流断续模式,有效抑制了反向恢复问题。其次通过在初级构造辅助LC网络,使得初级开关管在全负载范围内均保持ZVS性能,维持了其高效率运行特性。此处对优化拓扑进行了详细的模态分析,分析了其软开关的实现机理,并推导了其在不同模态下的电压增益,基于电压增益与最小化电流应力两个设计指标,给出了拓扑关键参数的设计法则。最后通过1 kW的实验样机验证了优化拓扑的可行性与理论分析的正确性。     

副边双谐振软开关全桥直流变压器研究

提出了一种副边双谐振软开关全桥直流变压器(SDR-FB DCX)。其原边利用励磁电感储存能量在全负载范围内实现了开关管的零电压开关,同时副边采用谐振电路,实现了整流二极管的零电流关断,从而减小开通损耗和反向恢复损耗,提高了SDR-FB DCX的效率。SDR-FB DCX消除了整流二极管的电压尖峰与振荡,将整流二极管电压箝位于输出电压,减小了整流二极管的电压应力。详细分析了SDR-FB DCX的工作模态及稳态特性,分析结果表明其输入/输出电压增益比表现为直流变压器的工作特性,电压增益比与负载、开关频率和占空比无关。给出了SDR-FB DCX软开关的实现条件。最后通过搭建一台1 kW、400 V/48 V的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

一种新型的CCM PFC软开关技术研究

为降低电源设备对电网的谐波污染,功率因数校正技术已被广泛应用于电力电子设备中,且绝大多数PFC采用Boost电路。在中等及以上功率等级时PFC常采用电流连续模式,而功率二极管由于存在反向恢复特性,开关管的开通损耗被大大增加,电磁干扰加重。本文提出了一种新的无源无损缓冲电路,其能够抑制二极管的反向恢复特性,减小开关管的开通损耗。新电路的加入未引入开关管额外的电压应力,电路结构简单,软开关实现范围大,500 W实验样机验证了PFC效率能被大大提高。     

半导体二极管

稳压二极管是一种用特殊工艺制作的面结型半导体二极管,它有两个电极(即正极和负极),其外形与普通整流二极管没有什么两样。众所周知,普通二极管的反向电流随着反向电压的增加而逐渐增加,当达到击穿电压时,二极管将击穿损坏。而稳压二极管则不同,稳压二极管的伏安特性如图4-1所示。     

功率二极管反向恢复特性的建模

功率二极管的反向恢复电流增加了与其互补导通的开关管的开通损耗,使电力电子电路的损耗模型复杂化。传统的功率二极管反向恢复特性模型基于物理机制而建立,不能直观地从电路参数反映其特性和规律。该文提出采用曲面拟合和数据映射的方法,研究反向恢复特性中关断前正向电流IF、分布电感Ls与反向恢复电流尖峰值IRP、正向衰减时间t_I、反向恢复时间t_(II)之间的关系。以一个Boost电路为平台获得不同的[IF,Ls]的测试波形数据,通过小波去噪和Matlab的数据处理功能提取[IF,IRP t_I,tII],再对正向电流衰减波形和反向电流恢复波形做归一化处理,然后用多项式拟合的方法训练得到[IF,Ls,IRP t_I,tII]的多种组合三维曲面,得到的模型用测试组比较,最大MAPE为3.38%,最后利用预测参数[IF,IRP t_I,tII]对归一化波形进行逆向映射,得到的预测曲线逼近实测曲线。揭示了IRP随IF的增大而增大,随着Ls的增大而减小;tI随IF的增大而增大,随着Ls的增大而增大;tII与IF、Ls的非线性关系。     

SiC肖特基二极管在升压斩波电路中的应用分析

对碳化硅(SiC)肖特基二极管(SBD)在升压斩波电路中的应用进行了深入研究.实验中分别对普通Si二极管和SiC SBD进行了比较,结果表明,SiC二极管具有良好的动态特性,其反向恢复电流约为普通Si二极管的1/4,同时对IGBT开通时的电流过冲有很好的抑制作用.此外,对载流子寿命对二极管反向恢复的影响进行了仿真分析,...     

新型软开关单Buck逆变器

为提高逆变器效率和性能,降低电磁干扰(EMI),提出一种新型软开关单Buck型逆变器拓扑结构,通过控制辅助谐振网络的谐振,使其主、辅开关管和大部分二极管实现软开关换流,减小了开关损耗和二极管反向恢复损耗,且电压和电流应力较小.此处对软开关谐振网络的工作原理进行了理论分析和实验研究,得到主、辅开关管驱动和电压、电流波形,...     

电力机车4象限整流器空载电流特性研究

基于电力机车4象限整流器空载工况下输入电流特性,介绍了空载工况工作时IGBT短时导通与续流二极管短时导通机理,对二极管反向恢复过程中产生的尖峰电压进行了分析,并对续流二极管瞬态导通反向恢复尖峰电压公式进行了推导,指出这种尖峰电压会引起电力机车4象限整流器空载工况下功率器件损坏,结合实际试验与仿真波形验证了推理分析的正确性。最后给出了减少电力机车4象限整流器空载运行的3种应对方法。     

三相电压型ZCT PWM变换器的效率分析与实验研究

对一种应用于三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器的零电流开关(zero current transition,ZCT)软开关技术进行深入理论分析,通过数学推导和实验验证指出,由于功率器件二极管反向恢复和结电容的影响,理想的软开关过程很难实现,特别是在大功率应用场合。研究表明,虽然采用此ZCT软开关技术可减小主开关管的部分开关损耗,但却引入了多个二极管的反向恢复,总体效率能否提高与功率器件二极管反向恢复电荷和结电容大小有关。     

简介瞬态电压抑制贴片二极管

瞬态电压抑制贴片二极管(TVS)是利用PN结反向击穿特性进行电压箝位与分流浪涌电流,以抑制与消除电路系统中瞬间电压的一种实现保护功能的二极管。其具有响应速度快、瞬间耐流高等特点。常用瞬态电压抑制贴片二极管外形如图1所示。     

对《虹美WJD—31型黑白机没想到的病因》释疑

实际上该故障也并不难理解,由于调整管损坏,使B+电压升高,使行输出提升电压也升高,击穿了升压二极管,使升压电容也被软击穿。所以,在更换升压二极管后,因升压电容软击穿,失去了充放电能力或充放电能力大为减小,无法承担升压工作。由于行偏转所需功率是基本恒定的,由P=IU可知,当功率P一定时,如电压降低,电流将正比增大,因此升压二极管被过流而再次损坏,更换好的升压电容后才能正常工作。     

反激变换器中RCD箝位电路的分析与设计

着重考虑现有文献中被忽略的因素,如箝位二极管正、反向恢复特性和副边漏感Ls对RCD参数设计的影响等,分析了二极管的正向恢复对开关管电压尖峰的影响、反向恢复对RCD箝位电路损耗和参数设计的影响,揭示出副边漏感与原边漏感一样会增加RCD箝位电路吸收的能量,并进行了量化分析。综合考虑了二极管正向恢复特性、反向恢复特性以及副边漏感对RCD箝位电路的影响,在现有RCD参数设计方法的基础上,提出了修正后的RCD参数设计方法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。