MOS半桥驱动电路中的续流电容和零电压开关设计

阐述MOS半桥驱动电路的原理,分析死区时间和续流电容在MOS半桥驱动电路中的应用,探讨零电压开关技术的在MOS半桥驱动电路中的重要性、零电压开关技术在设计中的基本原则。

一种新型可调驱动电压的SiC/Si混合开关驱动电路

为提高碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅基绝缘栅极双极晶体管(silicon insulated gate bipolar transistor,Si-IGBT)并联混合开关(SiC/Si hybrid switch,SiC/Si HyS)的可靠性与适用性,该文提出一种可变驱动电压的SiC/Si HyS栅极驱动电路结构,采用一路脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制信号和一个驱动芯片产生不同电压幅值的栅极控制信号,分别控制SiC/Si HyS中的SiC-MOSFET和Si-IGBT。相比于传统采用2个独立驱动电路的SiC/Si HyS驱动结构,该驱动电路大幅度降低SiC/Si HyS栅极驱动电路的复杂度,降低SiC-MOSFET关断过程中Si-IGBT误导通的可能性,提升混合开关的工作可靠性。该文首先分析所设计驱动电路工作原理,给出驱动电压调节方法;其次,建立耦合电容端电压纹波和系统启动时电容端电压暂态数学模型,通过仿真和实验验证模型准确性;搭建2 kW的SiC/Si混合开关Buck电路,验证该文所提混合开关驱动电路可行性,从SiC/Si HyS功率器件关断损耗、驱动电路功率损耗、成本以及体积4个方面分析所提驱动结构的优势。

新型谐振式开关电容变换器及其潜电路分析

针对传统三电平开关电容变换器存在硬开关或软开关实现较苛刻的不足,提出一种恒流充电谐振放电的新型1/2降压式开关电容变换器,谐振电容的谐振电流脉冲数减半,增大了电流占空比,降低了谐振电容的阻性损耗。以电路谐振和能量变换的规律,分析了输出电压、充电脉冲平均电流和变换效率等数学表达式,并得出一种简单的减少潜电路产生的新方法。这种谐振型开关电容变换器在一定范围内可通过调频方式调压,是一种谐振电感量小且效率高的直流变换器。最后通过仿真和实验验证了电路及其分析过程的正确性。

抑制SiC MOSFET桥臂串扰与栅源电压振荡的推挽式电容辅助电路分析及参数设计方法

碳化硅金属-氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, SiC MOSFET)在高速开关中引起的桥臂串扰和栅极电压振荡严重制约了其开关速度。针对已提出的基于推挽式电容辅助电路(push-pull-capacitor auxiliary circuit, PPCAC)的SiC MOSFET驱动工作过程进行了进一步的分析。结合分析,将SiC MOSFET桥臂串扰以及漏源电压振荡引起的栅源电压振荡2个问题归一化,通过推挽电容充放电时刻以及桥臂串扰约束,提出了一种推挽电容参数设计方法。通过该设计方法,可使得PPCAC在抑制SiC MOSFET桥臂串扰与栅源电压振荡的基础上,改善其开通关断速度。实验结果验证了所提出设计的有效性。

谐振开关电容变换器的潜电路特性

潜电路是一种潜伏在系统中的路径或状态,仅在特定的条件下产生,使系统出现非期望的功能.本文以一个降压式谐振开关电容变换器为例,详细分析了潜电路出现时变换器的工作过程,利用电路能量守恒定理推导出变换器的潜电路特性以及潜电路发生条件.得到潜电路出现后,变换器的输出电压不再保持恒定,而是与电路参数、运行条件等密切相关,呈现出非预期特性的结论,并用实验结果加以证实.

基于图论的n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析技术

高阶升压式谐振开关电容变换器的升压阶数增加,拓扑变得更加复杂,其潜在路径隐蔽性更强,因而需要研究一种系统的分析方法.为此本文基于图论提出一种n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析方法,文中给出了该图论分析法的原理和步骤,并以3阶升压式谐振开关电容变换器为例进行了仿真和实验证明.研究结果表明,该方法简单易行,是一种可供推广的电力电子变换器的潜电路分析方法,为预先发现和消除高阶升压式谐振开关电容变换器中的安全隐患提供了理论依据.

基于SiGe BiCMOS工艺的8 GS/s采样保持电路

为实现数字通信对高速模数转换器的要求,基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺提出了一款8 GS/s采样率、6 bit的采样保持电路。电路采用全差分开环结构,利用射极跟随型采样开关实现了电路高采样率。采样开关中采用晶体管线性补偿技术,有效地提高了采样保持电路的线性度。输出缓冲电路采用级联结构实现高线性度,并提高了电路的驱动能力。测试结果发现,在采样模式下单端输入信号频率4 GHz、采样时钟频率8 GHz条件下,有效位数为5.4 bit,无杂散动态范围为37.6 dB,总谐波失真为37.5 dB,总功耗为450 mW,芯片尺寸为0.68 mm×0.68 mm。

谐振开关电容变换器中潜电路现象的研究

潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性。该文在降压式谐振开关电容变换器中发现潜电路现象,其特点是在控制策略完全不变的情况下,仅由电路扰动就会导致潜电路现象发生。文中从理论上分析了产生该潜电路现象的原因,证明了它是一种在过去研究中未曾观察到的新现象,推导得出了潜电路的发生条件及相应的变换器运行特性,并基于潜电路的回路特征,提出消除潜电路的相关措施,并将这一结果推广到其它类型的谐振开关电容变换器。实验结果证实了这一发现和理论分析结果。

基于开关序列的RTD多值反相器设计

共振隧穿二极管(ResonantTunnelingDiode-RTD)本身所具有的负阻抗(NegativeDifferentialResistance-NDR)特性使其成为天然的多值器件.本文描述了RTD以及三端共振隧穿(ResonantTunneling-RT)器件的伏安特性,介绍了元件用PSPICE软件的模拟方法,并以开关序列原理为指导思想设计出更为简洁的三值、四值反相器电路.设计出的电路具有低功耗和高速的特点,适合作为超高速大规模数字集成电路中的单元电路.

基于开关电容技术的一种电容式传感器测量电路

电容式传感器输出的电容信号很小,一般为几pF至几十pF,因此其后续测量电路的选择与设计非常关键。本文所提出的基于开关电容技术的测量电路是把被测电容转换成微处理器可直接处理的二进制数字信号,克服了传统测量电路易受寄生电容影响和测量结果精度依赖于电源电压稳定性的不足。本文详细分析了该电路的工作原理和设计要点,实验验证了所述测量电路的正确性。

基于可控开关电容充放电平衡的多路LED驱动器

在多路LED均流方案中,基于电容电荷充放电平衡的均流方案具有简单、精确、成本低、可靠性高等优点。结合可控开关电容(SCC)技术和电容电荷充放电平衡技术提出一种多路LED驱动电路。详细分析SCC的工作周期、稳态工作模态以及简化等效电路,得到了SCC等效电容对LED驱动电流的调控曲线。最后搭建了一台四路输出、每路(180~350m A)可调光LED驱动样机,样机可以实现模块内两路LED、模块间四路LED的精确均流,同时模块间通过SCC调控可实现独立调光,具有良好的调控性能和可拓展性。

一种新的高性能开关电容排序电路

本文首次提出了一种新的高性能开关电容排序电路．它采用开关电容技术跟踪／保持输入信号，通过全对称的求大网络求最大，最后分时输出排序结果．该电路结构简单、灵活，规模易扩展．ＰＳＰＩＣＥ模拟结果表明，该电路具有分辨率高、排序范围大等特点．由于求大网络全并行工作，使得电路工作速度快．另外，该电路排序的时间复杂度仅为Ｏ（３ｎ），ｎ为输入端数，这十分有利于多输入端排序．由于采用成熟的开关电容技术，该电路同数字ＣＭＯＳ工艺相兼容，易于模拟、数字混合集成。

利用反相器组成廉价的开关电源

由反相器７４０６和少量阻容元件组成的开关电源如图１所示。该电路除具有一般开关电源的功能外，它还能把５Ｖ输入电压转换为１２Ｖ输出电压，以供外电路使用。从图中看出，开关电源由振荡器、功率级和误差放大器组成。图１反相器组成的开关电源振荡器由反相器ＩＣ１Ａ、...

基于非关联开关电容 Cuk 变换器的单相 PFC 电路

基于非关联开关电容ＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器，本文提出一种新的功率因子校正（ＰＦＣ）电路—非关联ＳＣ－ＣｕｋＰＦＣ电路。和普通ＰＦＣＣｕｋ电路相比，该电路不需要变压器也可以实现大的输入输出电压变比，即使电路工作在较大的开关导通比。提出电路的输入电感工作在不连续导电模式（ＤＣＭ），而输出电感工作在连续导电模式（ＣＣＭ）。本文对提出的ＰＦＣ电路的工作原理进行了详细分析。实验结果证实了文中的理论分析。

输出可调谐振开关电容变换器潜电路分析

对输出可调谐振开关电容变换器中存在的潜电路进行了研究,对潜电路状态及其激励条件进行了分析,讨论了减小潜电路影响的措施。仿真对比分析证明,输出可调谐振开关电容变换器的输出功率存在限制;同时,采取适当的限制措施,对提高系统响应和抑制电源干扰和负载变化有较好的作用。

采用一阶运放模型的开关电容电路分析

本文以非零主导极点模型代替开关电容(SC)电路中的非理想运放,得到连续条件下对SC网络拓扑无限制的频率响应式;对矩阵进行行列运算减少了电路变量,避免了复杂计算。这一分析方法已在IBM—PC微型机上实现。文中对二阶带通滤波电路的计算说明了运放有限增益带宽乘积对SC电路性能的影响,以及该分析方法的有效性。

可编程开关电容滤波器时钟产生电路的程控调节

开关电容滤波器是目前在测控和通讯领域应用越来越广泛的一类单片集成器件。本文针对使用可编程开关电容滤波器过程中出现的时钟产生电路的程控调节问题 ,通过理论分析和实验研究提出了一个以MAX0 38为核心的宽带可程控调节的频率合成器。

一种改进的流水线ADC开关电容电路

为降低流水线模数转换器(ADC)中跨导运算放大器(OTA)设计要求,在分析已有开关电容电路(SC)误差消除技术和流水线ADC误差源的基础上,提出一种改进的流水线ADC开关电容电路及与其匹配的OTA设计方案。采用交叉差分结构,对虚地电容进行了修正,并将电容失配参数在系统传输函数中消去,使开关电容电路对OTA的增益误差要求降低,并使其瞬态功耗下降。采用CM O S 0.18μm工艺设计了一个分辨率为8位、取样速率200 MH z的ADC作为验证原型,仿真结果表明,该优化结构符合ADC电路高速低功耗要求,可作为信号前端处理模块应用到模数转换电路中。

开关电容微分电路

以MOS大规模集成电路技术为其实现基础的开关电容电路,近些年来以其特有的优点,受到了人们的重视。其理论分析和实际应用得到了迅速的发展。由开关电容电路组成的积分器,由积分器构成的各种滤波电路及积分加法电路等都已成熟。但至今还没有见到由开关电容电路构成的微分电路。本文通过适当安排开关电容支路,得到了一个开关电容微分电路。它将给开关电容电路的综合带来极大的方便。

一种适用于开关电容电路的MOS开关栅增压电路

提出了一种新的MOS器件栅增压电路,它在减小MOS开关导通电阻的同时,减少了衬偏效应以及MOS开关输出信号的失真.该电路采用了0.13μm1.2V/2.5VCMOS工艺,HSPICE的仿真结果表明该栅增压电路适用于高速低电压开关电容电路.