桥式拓扑结构功率MOSFET驱动电路设计

针对桥式拓扑功率MOSFET因栅极驱动信号振荡产生的桥臂直通问题,给出了计及各寄生参数的驱动电路等效模型,对栅极驱动信号振荡的机理进行了深入研究,分析了驱动电路各参数与振荡的关系,并以此为依据对驱动电路进行参数优化设计,给出了实验波形.理论分析和实验结果表明,改进后的驱动电路成功地解决了驱动信号的振荡问题,从而保证了功率MOSFET能够安全、可靠地运行.     

高频感应加热电源功率器件MOSFET驱动电路

针对多管并联的MOSFET驱动这一难题,通过分析MOSFET开关过程,得出了MOSFET开关转换对驱动电路的要求,以及驱动电流和驱动功率的计算方法,最后采用脉冲变压器法设计了高频感应加热电源功率器件的驱动电路,并给出了电路的设计参数及实验波形.     

MOSFET寄生参数对纳秒脉冲源输出特性的影响

电力系统中常用脉冲注入的方式来研究电力传感器等二次设备受复杂电磁环境的影响,注入脉冲源前/后沿和幅值一般需要控制在2～50 ns和10～100 kV范围,但脉冲波形受开关器件的影响显著。因此,在此基于线性变压器驱动源的电路拓扑,研究了MOSFET器件的寄生参数对脉冲输出波形的影响。结果表明:栅源电容会减缓脉冲的前后沿,减小输出超调量,栅漏电容会引入电磁干扰(EMI),导致驱动振荡甚至失效,而主回路的能量损耗主要来源于PCB布线设计引入的寄生电感。在此研究基础上设计了扇形和矩形两种PCB布线方式,其中矩形布线的寄生电容较扇形结构减小了56%,寄生电感减小61%,驱动信号的振荡显著降低,单级模块的脉冲前沿时间为5 ns左右,输出幅值可达800 V,基于该模块的多级串联构成注入脉冲源能够满足二次系统抗EMI研究的需要。     

一种桥式拓扑结构下MOSFET高速驱动电路

针对桥式拓扑中MOSFET因栅极驱动信号振荡产生的桥臂直通问题,分析了振荡与驱动电路各参数之间的关系,并设计了一种驱动电路。该电路结构简单、工作频率高、延迟时间小、抗干扰能力强,因而非常适用于高频感应加热电源。理论分析和实验结果表明,经过改进的驱动电路解决了驱动信号振荡问题,从而保证了MOSFET在高速应用场合的可靠运行。所设计的电路已应用于530kHz/2.5kW感应加热电源,实验波形证明了其合理性和有效性。     

基于无磁芯变压器的IGBT/MOSFET隔离驱动技术

本文分析了开关电源中大功率器件栅极驱动的必要性和以往运用光电耦合器和脉冲变压器实现MOSFET/IGBT隔离驱动的优缺点,介绍了一种新颖的隔离驱动技术——基于无磁芯变压器的IGBT/MOSFET隔离驱动技术,分析了无磁芯变压器技术的原理及脉冲信号的传输,最后给出了它的一个应用实例。     

电动汽车充电与驱动集成化拓扑

针对功率等级较高的电动汽车提出一种充电与驱动集成化拓扑。通过共用相同的电力电子器件将充电系统和电机驱动系统相集成。该集成拓扑结构中充电系统采用一种基于磁组合变压器的三相输入组合式全桥变换器。充电系统中的三个单相桥式变换器可以重构成双逆变器。将双逆变器和阻抗源网络相结合驱动开放式绕组感应电机。充电模式和驱动模式通过相应的切换开关实现。在实际工程应用中,集成拓扑连接导线较长,寄生参数对电路的性能影响就会较大,因此采用了一种缓冲电路。所提集成化拓扑具有功率因数高、电气隔离、单级升/降压、可靠性高以及自容错能力等优点。仿真和实验结果验证了该集成化拓扑结构的可行性。     

全固态纳秒脉冲发生器电路分析

结合脉冲发生器的实际情况,利用Pspice电路仿真软件对简单参数下的Marx发生器模型进行了仿真,并以实验验证其数学分析的正确性,然后分析了MOSFET开关固态特性、驱动电路及杂散参数对固态Marx电路输出特性的影响。依据脉冲参数要求,确定固态Marx电路参数及固态开关、储能电容和隔离二极管等固态电路器件的选择。为进一步利用频响法检测变压器绕组变形奠定了基础。     

MOSFET开关过程的研究及米勒平台振荡的抑制

设计功率MOSFET驱动电路时需重点考虑寄生参数对电路的影响。米勒电容作为MOSFET器件的一项重要参数,在驱动电路的设计时需要重点关注。重点观察了MOSFET的开通和关断过程中栅极电压、漏源极电压和漏源极电流的变化过程,并分析了米勒电容、寄生电感等寄生参数对漏源极电压和漏源极电流的影响。分析了栅极电压在米勒平台附近产生振荡的原因,并提出了抑制措施,对功率MOSFET的驱动设计具有一定的指导意义。     

单正激驱动变压器的磁通复位问题分析

本文对采用变压器隔离的单端正激式晶闸管驱动电路进行了分析研究,主要讨论了其传递宽脉冲触发存在的问题,采用高频调制脉冲列触发带来的优点,以及高频调制脉冲列触发所涉及的磁通复位、波形畸变及有关参数设计问题。磁通复位原理的分析,并不只局限在本文所研究内容中,对于开关电源设计也具有指导和借鉴意义。     

IGBT驱动保护电路研究

介绍了IGBT门极驱动保护电路的分类,分析了IGBT驱动保护电路的发展趋势,对常用IGBT驱动器如光耦隔离型、变压器隔离型等典型电路进行了分析,并将市场上常用厂家生产的IGBT驱动器工作参数和性能进行了比较,结合对工程实践中IGBT故障的分析,讨论了选用IGBT驱动器时的参考原则,理论分析和应用实践表明,内部集成完善保护功能的光耦隔离驱动有较好的性价比,高频变压器隔离驱动有较高的可靠性。     

基于光耦ACPL-339J的IGBT驱动电路设计

针对大功率IGBT对驱动和保护电路的要求,采用ACPL-339J智能IGBT门驱动光电耦合芯片设计了大功率IGBT的驱动电路,包括驱动信号整形电路、去饱和(DESAT)电路、门极驱动保护电路等。并且使用改进Push-Pull拓扑结构设计了高效简单的DC/DC隔离电源电路,计算了隔离变压器的设计参数。最后,通过双脉冲和短路实验验证了驱动电路的快速响应能力、安全性、稳定性。     

带驱动变压器的MOSFET驱动电路的研究

介绍了一种带驱动变压器的功率MOSFET驱动电路，通过对功率MOSFET输出特性曲线的分析，说明了设计功率MOSFET驱动电路的一般原则，重点分析了隔离变压器初级隔直电容的作用及选择方法，做了仿真分析及实验验证，证明了所设计的驱动电路的正确性。     

基于IR2130的MOSFET驱动电路设计

介绍了MOSFET的工作原理,分析了MOSFET的驱动电路形式,设计了一种采用IR2130控制的MOSFET高速驱动电路。实验结果证明了该驱动电路设计的可行性,测试数据和波形证明了该MOSFET驱动电路具有电气隔离性能优良、驱动能力强、抗干扰能力强等优点。目前,该电路已成功应用于一台逆变器实验样机中,其运行稳定。     

基于数字控制的MHz频率单脉冲电源设计

介绍了一种基于DSP数字控制的MHz级单脉冲电源设计方案。采用DSP作为信号源,产生三路相同的PWM信号,通过驱动电路放大后驱动三个并联的MOSFET,经变压器感应叠加后,在负载上输出频率为MHz脉冲。文中详细介绍了主电路、驱动电路以及变压器感应叠加的设计方法,并给出了各主要节点的实验波形。最后对研制的脉冲电源进行测试,证明该电源已达到设计要求。     

SiC MOSFET特性分析及驱动电路研究

对比碳化硅(SiC)与硅(Si)的材料特性差异,分析基于不同材料金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的电气特性,仿真得到其开关轨迹。提出一种有关驱动电阻对于开关过程影响的分析模型。论述研究了将SiC MOSFET应用于单管功率变换器、桥式功率变换器及双管正激变换器等典型电路时适用的驱动电路,针对桥式电路中存在的串扰问题进行了分析,使用LTSpice软件对4种优化后的驱动电路进行仿真并比较其优缺点,提出几点关于驱动电路的布局技巧。     

高电压输入双管反激辅助电源驱动研究

高性能的开关管驱动技术是实现辅助电源安全、可靠运行的必要条件。首先,针对高电压输入双管反激辅助电源驱动具有高电压隔离、高频率、低延时和无外接电源等特点,对比各种可行的驱动方案,确定了一种安全、简单的变压器隔离双管驱动电路,并设计了相应的驱动器;其次,通过调整驱动变压器绕组比,实现了开关管在各种控制脉冲下的充分导通,通过增加驱动器输出信号耦合电感,提高了驱动信号的同步性;第三,根据驱动脉冲上升、平顶、下降三个阶段,建立了驱动器等效电路模型,推导了相关公式,分析了驱动器主要参数对驱动性能的影响;最后,在300V~2 500V输入的双管反激辅助电源样机上进行了相关实验,验证了所设计的双管隔离驱动器的正确性、可行性。     

基于SiC MOSFET的电力电子变压器双有源桥功率模块设计

将宽禁带半导体器件SiC MOSFET引入电力电子变压器子模块的功率变换部分,通过提高开关频率、降低无源器件的体积及重量,可有效提高电力电子变压器的功率密度。从工程应用需求出发,介绍一种基于SiC MOSFET的电力电子变压器DAB(双有源桥)功率模块的设计方案,具体包括功率电路的原理分析及电路设计、控制保护电路设计及SiC MOSFET驱动电路设计,对SiC MOSFET进行双脉冲测试和短路测试,对功率模块进行性能试验和系统试验,从而验证了功率模块运行的可靠性和高效性。     

桥式电路中不同封装SiC MOSFET串扰问题分析及低栅极关断阻抗的驱动电路

由于SiC MOSFET开关速度较快,使得桥式电路中串扰问题更加严重,这样不仅限制了SiC MOSFET开关速度的提升,也会降低电力电子装置的可靠性。针对SiC MOSFET的非开尔文结构封装和开尔文结构封装的串扰问题分别进行分析,栅漏极结电容的充放电电流和共源寄生电感电压均会引起处于关断状态开关管的栅源极电压变化。提出一种用于抑制串扰问题的驱动电路,该驱动电路具有栅极关断阻抗低、结构简单、易于控制的特点。分析该驱动电路的工作原理,提供主要参数的计算方法。最后通过实验测试了两种结构封装SiC MOSFET的串扰问题,并且对提出的驱动电路进行了实验,验证了其正确性以及对串扰问题的抑制效果。     

IGBT驱动设计原理及技术比较

在IGBT等效的有源模型基础上,分析电感负载下IGBT的开关换流过程及门极驱动参数对开关过程的影响。详细地介绍了IGBT驱动的设计原理和技术方法,包括:信号传输、隔离电源、驱动输出、保护等方面,总结了不同设计方法导致驱动器输出特性的差异、优缺点。采用TX-2DE300M17,2SC0435和2QD15A17K-C三款集成驱动器,设计外围驱动电路,对英飞凌FF300R17KE4进行双脉冲测试实验,比较研究了开通暂态波形,分析三款驱动器的技术差异和优缺点,最后介绍了IGBT门极驱动应用过程中应着重注意的细节。     

串联型高压脉冲固态开关设计

为克服传统放电开关在体积、稳定性和成本等方面的局限性,采用了8只金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联构成高压脉冲固态开关,并由驱动变压器同步隔离控制开关管工作状态;通过Multisim仿真对驱动电路和脉冲产生电路进行仿真,理论上证明驱动电路和脉冲产生电路的可行性;同时制作了硬件电路测试,可得到频率10 Hz～1 kHz可调,脉冲宽度1～2μs可调,峰值7.2 kV,上升时间小于230 ns的高压脉冲。