一种新型的软开关功率因数校正变换器

软开关技术可以抑制功率因数校正(PFC)电路中功率管开通时的电流上升率di/dt,同时降低关断时的电压上升率du/dt,使整个电路的效率得到提高。介绍了一种无损软开关升压(Boost)功率因数校正变换器,详细分析了电路的工作原理,并以此设计出一台开关频率为100 kHz,功率300 W的样机,并给出实验波形。实验结果表明,加入辅助电路结构可以实现软开关,有效地改善开关管的工作波形。     

基于MOS管稳定驱动功率管的门级电路设计

GaN功率管具有高击穿电压和高开关频率,但其自身也存在一些缺陷,一是没有一个额定的雪崩电压值,二是损耗高以及高开关频率下EMI特性差的问题.针对GaN功率管自身所存在的问题,提出一种基于MOS管来设计GaN功率管的门级驱动控制电路.通过电流驱动调节电路控制电流的变化率,以此控制GaN功率管的开启,进而改善GaN功率管的EMI性能;通过控制GaN功率管的导通驱动电压以及电容放电产生的栅极关断驱动电压,可精准控制功率管的导通或关断,进而避免误触发.这种基于MOS管设计的高稳定性门级驱动电路,可解决GaN功率管自身所存在的问题,能够提升功率管的可靠性和稳定性,实现低损耗的目的.     

基于V_(Ee)反馈控制的大功率IGBT软开关驱动策略

基于大功率IGBT开关特性,提出一种多级门极电阻驱动及故障保护电路。利用IGBT发射极上寄生电感在集电极电流变化时产生的感生电动势V_(Ee)作为反馈信号,通过电压比较电路来分阶段接入不同阻值的门极电阻,能够有效降低开关过程中的电压电流尖峰,以及缩短开关时间,减少开关损耗,实现IGBT软开关;并且基于反馈信号判断是否发生硬短路,在短路时利用改进型有源钳位电路,在抑制关断过电压的同时,进一步的加快关断过程,降低关断损耗,防止过电压故障损毁IGBT。在saber软件中对英飞凌FZ1500R33HE3型号大功率IGBT进行仿真,仿真结果达到预期效果;并通过双脉冲实验,验证了该驱动方案的实际合理性。     

超声波探伤发射电路及参数分析

研究了基于ARM和FPGA的数字式超声波探伤电路系统,运用MOSFET开关I/V特性推导出阈值电压和漏极电流公式,推导了电容充放电时间以及运用极限法来分析发射电路中电容电阻因素.并对发射电路进行仿真设计及分析,实现了FPGA对发射电路的控制.最后从超声波探伤实用性角度分析了发射电路参数对探伤系统性能的影响.研究结论表明,MOFSET开关和电容充放电中电压、电阻、电容等影响发射电路性能的因素合理取值提高了超声波探伤系统的能力.     

基于F28335的SiC MOSFET驱动系统设计

由于SiC MOSFET开关速度较快,不能用普通Si MOSFET的栅极驱动电路来驱动.设计一种基于F28335的SiC MOSFET栅极驱动电路,利用键盘调节F28335输出PWM信号的频率、占空比、死区和移相值,并在LCM12864液晶屏上实时显示调节值.将PWM信号作为SiC MOSFET栅极驱动电路输入信号应用于驱动电路,从而实现对SiC MOSFET通断控制.实验结果表明:相比于Si MOSFET栅极驱动电路而言,所提出的基于F28335的SiC MOSFET栅极驱动电路操作方便,体积小,稳定性好.     

纯电动汽车电机驱动系统传导电磁干扰研究

在电机控制器驱动系统中,IGBT的高速开关动作会产生很高的du/dt,di/dt,导致产生严重的电磁干扰(EMI)。本文通过对驱动系统EMI测试,分析了主要的干扰源IGBT关断所产生的du/dt,建立了电磁干扰传播模型。在此分析基础上,提出了干扰源的抑制措施,取得了显著的效果。解决了30MHz以上的RE辐射发射3级限值超标问题。     

有源钳位在反激式微逆变器中的应用研究

反激式变换电路中,为了降低开关管承受电压应力和提高转换效率,目前多采用钳位电路实现软导通和软关断以降低开关管开关损耗。本文首先介绍了几种不同钳位电路,通过比较选择有源钳位电路。通过matlab软件进行仿真,得到含有有源钳位电路和不含有源钳位电路的反激式变换电路中主开关管MOSFET两端的电压、电流和损耗波形。通过实验样机,验证了有源钳位电路在降低损耗和减小功率MOSFET承受电压应力方面的有效性。     

一种IGBT驱动电路及保护的优化和研制

研制了一种针对大功率IGBT的驱动电路.对IGBT驱动电阻的位置进行了讨论,提出了一种新的IGBT开通、关断速度控制方式.驱动电路自身集成了开关电源.实验验证了该电路的各种功能,并给出了实验波形.     

碳化硅功率场效应功率晶体管仿真模型及其驱动研究

研究碳化硅结型场效应功率晶体管的静、动态性能及仿真模型,针对高速开关时的碳化硅器件开关震荡,提出有效抑制震荡与减小容性电流影响的碳化硅功率晶体管驱动电路.在分析器件半导体物理结构、测量碳化硅器件特性参数的基础上建立器件仿真模型,通过器件开关特性的仿真,分析了电路的驱动电压、开关速度、dv/dt及不同的驱动情况下对驱动电路压降的影响.结果表明,碳化硅结型场效应功率晶体管具有通态电阻低、损耗小、开关速度高的特点,驱动电路能有效地工作于高频状态下,开关震荡小,有利于器件应用在高性能的电力电子装置中.     

移相全桥ZVS直流高压电源的仿真研究

针对60kV 20kHz直流高压电源的高频高压的特点,采用移相全桥ZVS主电路拓扑结构,减小了开关器件IGBT的开通和关断的电压电源应力,降低开关损耗。给出电源的主电路并利用SPB16.3对电源进行仿真分析,仿真结果显示开关管IGBT实现了软开关,降低了开关管的电压应力。     

基于ICL7667实现步进电机高频斩波控制

为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器,从而实现步进电机的高频斩波控制。首先,针对电阻分压式驱动电路测试和仿真中出现的功率MOSFET的漏级输出未处于截止和深度饱和状态的问题,对所采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究,发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOSFET的开关速度。接着,提出了提高功率MOSFET开关速度的方法。最后,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器实现了步进电机的高频斩波控制。仿真和试验结果表明：电阻分压式驱动电路在斩波频率不大于20kHz时,功率MOSFET的漏级输出能处于截止和深度饱和的状态;采用ICL7667的驱动电路,可以保证斩波频率为200kHz时,功率MOSFET的漏级输出仍处于截止和深度饱和的状态。采用ICL7667的驱动电路,使得其斩波频率比电阻分压式驱动电路的斩波频率提高了10倍,可保证小内阻步进电机在高速斩波信号的控制下正确运行。     

与GTR通用的IGBT驱动保护电路的设计

设计的IGBT驱动保护电路,通过降低栅压限制故障电流的幅值,延长了IGBT的短路承受时间,抑制了关断时的尖峰电压.同时此电路只需作稍微改动,也适应于GTR的驱动保护,使印刷电路板的设计具有通用性.     

单端正激焊接系统中吸收电路的分析

开关管在开通、关断时存在过充电压和过充电流,本文针对开关电源数字控制焊接系统的电弧质量进行了分析和研究,为了提高焊接系统电弧质量、稳定性和可靠性.可行的拓扑电路结构和相应控制方法是实现自动化焊接系统的首要条件,而在数字控制的开关电源焊接系统中,首先要通过闭环控制开关管的正常开通和关断,但是在开关管的高频开通和关断中,存在过充电压和过充电流,基于此,本文主要分析了单端正激逆变焊接系统中开关管工作时尖峰电压和尖峰电流,并提出了相应的解决办法.通过理论分析、仿真和试验可知,RC吸收电路能抑制开关管的过充电压和过充电流,从而确保焊接系统的电弧质量.     

ICL7667实现步进电机高频斩波控制

为了提高小内阻步进电机驱动系统中功率MOSFET的开关速度,采用ICL7667作为功率MOSFET的驱动器来实现步进电机的高频斩波控制.对驱动电路采用的功率MOSFET的栅极电容特性、开关时间等进行了研究,发现栅极电容的充放电过程影响了功率MOSFET的开关速度,提出了提高功率MOSFET开关速度的方法.最后,采用ICL7667作为功宰MOSFET的驱动器实现了步进电机的高频斩波控制.仿真和试验结果表明:采用ICL7667的驱动电路,可以保证斩波频率为200 kHz时,功率MOSFET的漏极输出仍处于截止和深度饱和的状态,这比采用电阻分压式驱动电路其斩波频率最大为20 kHz提高了 10倍,可保证小内阻步进电机在高速斩波信号的控制下正确运行.     

雪崩晶体管纳秒脉冲电源的电压波形上升速度研究

对纳秒脉冲产生电路的电源电压和输出脉冲的上升特性之间的关系进行了研究。在实验中采用雪崩晶体管并联供电串联放电的Marks电路，数据表明在一定的电压范围内电源电压变化对脉冲的上升时间t，影响不大，它和脉冲幅度、脉冲的平均上升速度（dv/dt、di/dt）一定的范围内有简单的线性关系，这个结果对脉冲电源电路的设计具有参考价值。     

新型LLC+LC双谐振软开关变换器研究

针对LLC谐振变换器在负载变化时出现容性电压导通,带来关断损耗大效率低等问题,该文提出一种采用有限双极限控制技术方案,在LLC谐振变换器的基础上增加一个LC辅助谐振电路,并在开关器件上并联电容,构成新型LLC+LC双谐振软开关变换器。该文先介绍新型变换器的工作模态,建立数学模型,分析软开关特性,再进行参数设计,最后通过实验验证,证实关断损耗小、传输效率高。     

LED电源的短路保护电路设计

利用PWM控制芯片普遍具有的VCC欠压关断功能,提出了短路/过流时降低VCC电压来保护LED电源的电路,设计了两种短路保护电路,成本低,可降低VCC电压或直接关断PWM控制芯片的PWM输出。     

实用传感器电路（二）

三、静电电容式传感器电路 静电电容式传感器可用于非接触检测位移和厚度,由于它有响应快和结构简单等优点,故已广泛应用。图3.1示出将电容上的静电量变换成电压的电路。开关S_1、S_2和S_3可联动,是由外部时钟脉冲驱动     

基于电压倍增器的混合储能系统电压均衡方法

传统主动均衡拓扑往往需要大量的开关管、电感、变压器或双向开关等元件实现能量传递,对于电动汽车而言,无疑会增加系统的体积和成本。鉴于此,本文提出了一种基于电压倍增器的电压均衡拓扑,用于锂离子电池和超级电容组成的混合储能系统。电池均衡拓扑和超级电容均衡充电器通过复用半桥逆变电路集成到仅含2个开关管、3个电感以及若干电容和二极管的电路中,可有效降低混合储能系统的体积和成本。电池均衡拓扑具有自模块化特性,电压均衡速度更快,超级电容充电器具有恒流充电特性。本文详细描述了该拓扑的工作模态和波形,并利用PSIM仿真验证了其均衡特性。最后,设计了由4个电池和4个超级电容所组成的混合阵列进行实验验证。实验结果表明,均衡后单体间电压极差降至10 mV以下,证明了所提方法的有效性。     

SiC MOSFET在Buck变换器中的应用

第三代功率半导体器件碳化硅MOSFET具有开关速度快、宽禁带、低功耗、导通电阻小、工作频率高和工作温度高等优点,已成为高温、高压、高频等特殊场合的理想器件。该文设计了一种SiC MOSFET的驱动电路,利用软件PSpice仿真测试SiC MOSFET的开关特性,以及驱动电阻对SiC MOSFET的影响。搭建Buck实验电路,测试SiC MOSFET和Si IGBT两种功率器件不同占空比对应的负载电压,以及不同的输入电压和开关频率对应功率器件的壳温。实验结果表明SiC MOSFET比Si IGBT开关速度快、开关损耗小以及负载电压误差小。