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。     

功率MOSFET隔离驱动电路设计分析

半导体开关管器件作为开关电源中的关键器件,其驱动电路的设计是电源领域的关键技术之一,普通大功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由于器件结构不同,驱动要求和技术也不相同,小功率MOSFET的栅源极寄生电容一般为10~100 pF,而大功率MOSFET的栅源极寄生电容则可达1~10 nF,因此需较大的动态驱动功率。目前,对于MOSFET隔离驱动方式主要有光电耦合隔离和磁耦合隔离,一般以磁隔离为主要应用方式,在传统的MOSFET磁隔离驱动电路中,若占空比出现突变,其隔离输出的低电平则会出现上扬现象,导致开关管出现误动作,严重可能导致MOSFET器件烧毁,给出载波隔离驱动方法和边沿触发隔离驱动方法,两种方法都能克服低电平的上扬问题,通过测试对比两种驱动方式的优缺点。     

具有保护功能的并联功率MOSFET驱动器

本文介绍了一个用于多管功率ＭＯＳＦＥＴ并联应用的驱动电路,该电路具有故障检测与保护功能,简单,实用,可靠。     

MOSFET输出电容非线性对振荡器工作状态影响

由于MOSFET漏源极间的非线性寄生电容,也即输出电容Co的存在会影响振荡器的工作状态及效率.因此,构建了包含非线性电容的振荡电路模型,并以ARF461A射频功率MOSFET为例,用Matlab分析了非线性电容Co对振荡器的工作状态及其效率的影响.实验结果与理论分析保持了很好的一致性.理论分析和实验均表明,利用Co的非线性,可以提高振荡器的工作效率.     

Buck同步整流电路MOSFET损耗的计算

在推导计算公式的基础上,对Buck同步整流电路中MOSFET管的损耗进行了细致的理论计算,并通过对CPU供电电路损耗的计算,验证了计算公式的正确性.虽然验证结果没有100%的吻合,但考虑实验条件及无法计算的因素,可以说结果还是可以接受的.     

基于SiC MOSFET的新型直线变压器驱动源设计

采用新一代半导体开关器件碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),通过新型平面式布局升压技术和优化同步触发电路,设计出一种可获得快上升沿、短脉冲的直线变压器驱动源(LTD)。该驱动源由8级LTD串联而成。此处在阐明LTD工作原理的基础上,详细分析LTD主电路参数的设计,以及8级串联结构的设计,并结合Pspice软件仿真与具体实验,充分验证了该驱动源设计的可行性。实验结果表明,该驱动源在200Ω负载上,可获得峰值电压约3.8 kV,上升沿约25 ns,下降沿约30 ns,整个脉冲宽度约100 ns输出,并实现在一定范围内输出脉宽可调。     

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MOSFET的固体调制器研究

固体调制器能产生短脉冲、快上升沿、快下降沿、大电流,并能工作在兆赫兹频率下,因此是脉冲功率技术的一个重要发展方向.介绍了由功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件组成的固体调制器的基本工作原理.采用单片机和CPLD作为硬件核心设计了脉冲信号发生器,作为同体调制器的触发信号源.通过对驱动电路的仿真,确定了由集成驱动芯片组成的驱动电路的主要参数;设计了6个MOSFET并联的开关模块.实验表明,其具有良好的静态、动态均流效果.最终设计的调制器由3个开关模块叠加而成,在800V充电电压下,可以得到最短脉宽为33.8ns,前沿为13.9ns,幅度为2.20kV的脉冲.在多脉冲情况下,脉冲的一致性良好.     

负载大小对SiC MOSFET开关速度的影响

现有研究多关注驱动电阻、驱动电压、寄生参数等对碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)开关特性的影响,鲜有文献研究负载大小的影响。针对负载大小影响SiC MOSFET开关速度这一现象,建立开关过程模型,结合其转移特性分析此现象产生的原因,仿真和理论分析表明,SiC MOSFET的开通速度随负载增大而降低,关断速度随负载增大而增加。使用SiC功率模块进行双脉冲测试,结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

MOSFET串联在高输入电压反激变流器中的研究

分析了一种利用两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联提高开关器件组整体耐压以满足高输入电压小功率DC/DC应用要求的电路。电路中主开关管由控制芯片直接驱动,次开关管由相应的辅助电路进行浮地驱动,辅助电路同时还能对串联开关管进行有效的分压。结合准谐振反激DC/DC变换器对开关器件及辅助电路的开通、关断机理进行了详细分析,并对开关管分压问题进行了重点讨论,提出降低开关管电压应力的方案。最后用一台350～800 V输入、75 W输出的样机验证了理论分析的正确性,也表明此电路具有可靠性好,成本低,适用的输入电压范围宽等优点。     

MOS功率器件的新成员—MBSIT

介绍了一种新型ＭＯＳ控制功率器件－ＭＢＳＩＴ，它的制造工艺类似于一个功率ＭＯＳ的制造工艺，其材料是在ｎ＾＋衬底上生成ｎ＾－外延层。该器件被设计为常开器件，它的阳极电流通路完全被ＢＳＩＴ沟道中的自建电场所夹断，当外加一个正向栅压时，器件可通过阳极电流。该器件具有低的导通电阻，高速和大的导通电流密度，是一种很有发展前任的大电流，高速度，高效率开关器件。     

BUCK变换器中功率场效应晶体管并联均流问题

分析了ＢＵＣＫ变换器中功率场效应晶体管并联运行时导致各管电流分配不均匀的因素，提出了相应的解决措施。     

减少MOSFET开通损耗的输出电容优化曲线的研究

介绍了利用输出电容的电荷存储效应来分析由于寄生输出电容的存在给MOSFET器件动态开通时带来的附加损耗，并进一步介绍了能够减少这部分损耗的输出电容曲线的优化过程。     

基于通态漏源电压的SiC MOSFET结温估计方法

以通态漏源电压为热敏感电参数(TSEP)来估计碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)模块的结温。首先,将SiC MOSFET模块的通态漏源电阻分为芯片通态漏源电阻和封装电路电阻两部分。当漏极电流在导通电路中流过时,相应产生芯片通态漏源电压降和封装电路电压降,从而得到SiC MOSFET模块的通态漏源电压降的测量及计算方法。其次,分析SiC MOSFET模块的芯片通态漏源电阻和封装电路电阻的温度特性,并得到整个模块通态漏源电阻的温度特性。最后,提取SiC MOSFET模块的通态漏源电阻、芯片通态漏源电阻和封装电路电阻,利用芯片通态漏源电压降和封装电路电压降的温度特性关系得到SiC MOSFET模块通态漏源电压解析模型,该方法可以实现实时监测结温的目的。理论和实验结果证明了该方法的可行性。