一种SiC MOSFET快速短路保护电路研究

碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)具有工作频率高、耐温高、临界击穿场强高和寄生参数小等特点,广泛应用于高功率密度和高开关频率场合。首先总结分析了各种短路过流检测方法,然后基于分流器检测法设计了一款SiC MOSFET短路保护电路,最后简要分析其工作原理,并进行实验验证。实验结果表明,所设计的SiC MOSFET短路保护电路,能在发生短路的1μs内完成保护动作,确保器件的安全运行。     

基于源极电感检测法的SiC MOSFET短路保护电路研究

碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)凭借高工作温度、高开关频率和低导通损耗等优点,被广泛应用于高压、高温和高工作频率场合,但SiC MOSFET的短路耐受时间较小,仅为2～5μs,这对SiC MOSFET的短路保护电路提出了更高的要求.首先总结分析SiC MOSFET短路故障特性,然后基于源极电感...     

基于Matlab的功率MOSFET建模

针对Matlab/PSB中MOSFET的理想开关模型的不足,提出了一种以功率MOSFET输出特性曲线为核心建立其特性模型的方法。该模型不但能精确模拟稳态的各种特性,也能够描述开关瞬态的过程。将模型应用于固态开关的仿真中,仿真结果与实验波形证明了该模型的正确性与准确性。     

功率MOSFET驱动保护电路设计与应用

分析了对功率MOSFET器件的设计要求;设计了基于EXB841驱动模块的功率MOSFET驱动保护电路。该电路具有结构简单,实用性强,响应速度快等特点。在电涡流测功机励磁线圈驱动电路中的实际应用证明,该电路驱动能力及保护功能效果良好。     

基于大电流导通压降法的车用IGBT结温监测方法综述

车用功率模块应用过程中,现有设计方法存在视在容量的浪费。结温在线监测可以增加可靠性,以大电流导通压降为状态量的热敏感电参数法最有可能实现结温在线监测。面对大电流导通压降法存在的标定困难、采样准确度低、验证困难等问题,建立了合理的热电耦合模型是基础手段,并以高准确性、高稳定性的结温在线监测为目标,从标定、采样、验证三方面进行综述和讨论。     

肖特基二极管伏安特性与导通压降相关性研究

根据金属与半导体之间肖特基势垒接触的电流－电压关系设计出了一套简易的实验装置，了４０ＣＰＱ０４５肖特基在势垒二极管芯片小电流下的正向电流－电压特性。通过外推４０Ａ大电流下芯片结压降的数值，验证了通过小电流正向电流－电压特性曲线来外推预测大电流下芯片结压降值的可行性。     

并联碳化硅MOSFET短路振荡机理

碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)为高性能电力电子技术提供了技术保障,其短路承受能力是进一步提升电力电子变换器可靠性的关键;特别是在大功率场合,经常将SiC MOSFET并联使用,然而影响并联SiC器件短路振荡的关键因素并不十分明确,振荡机理有待进一步研究。此处以并联SiC MOSFET为研究对象,建立在短路工况下的等效数学模型,分析影响并联短路特性的关键因素并进行实验验证,归纳短路振荡机理。理论分析与实验结果表明,当并联SiC MOSFET发生短路故障时,栅极驱动电阻和功率回路杂散电感是导致器件并联系统振荡的主要因素,过小的栅极驱动电阻使得并联系统振荡频率和尖峰增大;过大的功率回路杂散电感导致系统振荡频率降低,而振荡尖峰增大,系统的剧烈振荡不利于SiC MOSFET稳定性提高。     

高频脉冲电解加工电源MOSFET并联技术研究

高频窄脉冲电解加工(High-frequencyShortPulsesElectrochemicalMachining,简称HSPECM)可获微米级的加工精度,但较小的电源电流容量限制了它的推广使用。本文给出了一种通过功率MOSFET并联技术提高HSPECM电源电流容量的方案,讨论了MOSFET的并联均流技术和电源的快速短路保护。工艺实验表明,该电源的峰值电流可达3kA,快速短路保护电路在微秒级内可切断加工电源,满足对复杂型面及薄壁件工件的高精度加工要求。     

功率场效应晶体管MOSFET（二）

3高压MOSFET原理与性能分析 在功率半导体器件中，MOSFET因其高速、低开关损耗、低驱动损耗的特点而在各种功率变换，特别是高频功率变换中起着重要作用。在低压领域，MOSFET无竞争对手，但随着MOS耐压的提高，导通电阻以2．4～2．6次方增长，其增长速度使MOSFET制造者和应用者不得不以数十倍的幅度降低额定电流，以折中额定电流、导通电阻和成本之间的矛盾。     

SiC MOSFET短路保护技术综述

随着电力电子技术的飞速发展,SiC MOSFET以优异的材料特性在高频、高压、高温电力电子应用中展现了显著的优势。然而,SiC MOSFET较高的开关速度与较弱的短路承受能力对短路保护技术带来了新的挑战。该文首先介绍SiC MOSFET不同短路类型以及短路测试方法;其次对SiC MOSFET短路失效模式及失效机理进行分析;然后详细梳理现有SiC MOSFET短路检测与短路关断技术的原理与优缺点,讨论现有SiC MOSFET短路保护技术在应用中存在的问题与挑战;最后对SiC MOSFET短路保护技术的发展趋势进行展望。     

降栅压技术在MOSFET驱动中的应用

为在短路发生时有效保护金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor field effect transistor),在60V/10A固态功率控制器的驱动电路中,设计降栅压短路保护。通过与MOSFET反串的二极管检测短路故障,一旦发生短路,启动短路保护电路,快速降低MOSFET栅源极电压至其开启电压附近,以增大MOSFET漏源极电阻并使其可控,设计电容放电时间,即可按一定速度关断功率管。仿真和实验结果表明,降栅压短路保护技术能在短路发生时迅速关断MOSFET并在关断过程中起到限流、抑制di/dt、增强抗干扰的作用。     

基于不平衡电压的相控电抗器匝间短路故障保护方法

相控电抗器在结构上属于干式空心电抗器,工作时其电流会随着相控触发角的变化而变化,其等效阻抗也随之变化.常规干式空心电抗器的匝间短路保护针对恒定阻抗的电抗器设计实现,并不适用于相控电抗器.文中提出一种相控电抗器匝间短路故障保护方法.首先,根据相控电抗器的接线和工作特性,得到两个电抗器之间的不平衡电压;然后,采用滑动数据窗积分的方式计算其不平衡电流;最后,基于差动保护的原理实现了匝间短路故障的判断.所提方法消除了晶闸管触发角对匝间短路故障判据的影响.基于实际工程参数的实时数字仿真结果验证了所提方法的有效性.     

UPS MOSFET三电平逆变器开关管电压应力分析

为了提高UPS逆变器的效率,常采用MOSFET代替IGBT作为UPS二极管箝位型三电平逆变器的主开关管,由此会使功率管产生较大的电压应力,且出现桥臂外管电压应力大于内管的特殊状况。结合在一台母线电压为800V的UPS逆变器模块上测得的试验波形,分3种情况详细分析了该现象产生的原因,并有针对性地提出一种简易实用的方法,旨在尽可能地减少损失效率,保证可靠性的前提下,使所有开关管电压应力均满足降额要求。该方案为进一步提高UPS三电平逆变器的效率提供了一条可行的途径。     

基于电压降落比较的高压架空线路断线保护原理

针对现有保护装置无法应对高压架空线路因断线故障造成的安全问题,提出了一种基于电压降落比较的高压架空线路断线保护原理。新原理使用架空线路两端电压采样值获得线路各相“测量电压降落”,采用均匀传输线路阻抗矩阵以及线路两端电流采样值计算得到线路各相“计算电压降落”,通过比较两种电压降落的瞬时值构成架空线路断线快速识别判据。仿真结果表明,所提断线保护原理动作速度快,可靠性高,在轻载情况下仍具有较高灵敏度。     

一种间接测量电压互感器二次回路电压降的方法

通过研究电压互感器（voltage transformer,VT）二次回路电压降的主要来源,分析 VT二次回路阻抗的构成和运行特性,发现接触电阻是导致 VT二次回路电压降变化的主要原因。当计量电压二次回路阻抗为确定值时,VT二次负荷和 VT二次回路压降存在着对应的关系,可以通过测量二次负荷值来了解二次回路阻抗值,进而推算 VT二次回路压降值。基于此,推导出了用 VT二次负荷计算出 VT二次回路电压降的公式,并提出了通过分析对比 VT二次回路负荷变化大小及趋势,来对 VT二次回路压降开展技术监督的工作方法。     

具有输出短路保护功能的升压变换器研究

由于基本升压DC/DC变换器.不能通过关断其主开关来切断输入电源,因此不具备输出保护功能.通过在其输入端增加一个隔离开关和续流二极管,得到了一种改进的升压DC/DC变换器,当变换器输出出现短路故障时,通过启动输出短路保护电路使隔离开关关断,同时启动主开关导通,可彻底切断输入电源,使升压DC/DC变换器具备了输出短路保护功能.实验结果验证了该电路的正确性和可行性.     

SiC超结MOSFET的短路特性研究

SiC超结MOSFET设计基于N/P柱的电荷补偿效应,在保证耐压的同时具有较低的导通损耗和更快的开关速度,因此对SiC超结MOSFET可靠性的分析研究有助于深入理解器件工作机理,为更好地应用提供必要的理论支撑。基于TCAD Sentaurus模拟软件,对1 200 V电压等级的传统SiC MOSFET结构和SiC超结MOSFET结构进行建模。首先对比了2种器件的基本电学参数,然后重点分析了短路特性差异,在相同短路条件下对器件内部的物理机理进行了分析。结果表明SiC超结MOSFET可以有效地提高器件的击穿电压和导通电阻,同时表现出更好的短路可靠性。进一步分析了不同的偏置电压下SiC超结MOSFET的短路特性,结果表明,随着外部施加偏置电压增加,器件的短路耐受时间减小,同时短路饱和电流也会相应增大。     

特高压变压器短路电压比取值的分析

为了优化特高压变压器短路电压比这一参数,结合实例分析了特高压变压器短路电压比的取值对500k V母线三相短路电流的影响,并采用了一种电力系统无功平衡快速分析方法;利用有功传输和无功需求之间的定量关系进行无功平衡快速分析,探讨了特高压变压器短路电压比的取值对系统无功补偿效果的影响。仿真结果表明:系统短路容量越大,提高变压器短路电压比对500 k V母线三相短路电流的限制作用越明显。     

基于开关瞬态过程分析的大容量变换器杂散参数抽取方法

由于线路杂散电感存储能量的释放,绝缘门极双极性晶体管（insulatedgatebipolartransistor,IGBT）在开通和关断的瞬态过程中,其两端将产生电压尖峰。为了对该电压尖峰进行定量研究,需要对IGBT开关过程进行分析,抽取线路的杂散电感参数。传统抽取方法通常利用IGBT关断电压的最大幅值以及近似的电流斜率作为计算参数,其计算结果并不精确。为得到更精确的结果,提出一种新的参数抽取方法,通过将IGBT开通、关断的非线性过程分解为多个线性阶段,并充分考虑反并联二极管前向恢复和反向恢复的影响,在此基础上得到电压过冲△Uot。和相对应的di／dt,进而得到准确的杂散参数抽取过程。最后,将该分析方法在一台75kVA的单相逆变器进行实验验证,利用不同工况下的开通和关断过程进行线路杂散电感抽取,均得到一致的结果,从而证明了本方法的有效性与正确性。     

低压电缆的电压损失和电压降

给出了低压电缆的电压损失、电压降定义,介绍了目前低压线路电压损失的规定,推导了电压降和电压损失的公式。通过计算,指出了用电压降来估算电压损失的误差。