功率MOSFET在永磁同步电机控制中的影响和分析

在现代雷达控制系统中,伺服系统的转速稳定性和定点精度,直接影响到最终成像品质。文中针对伺服系统常用的永磁同步电机控制器中的功率器件金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)展开研究,主要分析了MOSFET的米勒效应,介绍了MOSFET的电路模型和开通过程,分析了米勒平台电压的振荡原因和米勒效应对驱动电路的危害,并设计两种优化电路来抑制米勒效应。理论分析和实验结果表明,经过改进的驱动电路有效抑制了米勒效应产生的栅源脉冲电压尖峰。所设计电路已应用于20 kHz/1 kW永磁同步电机驱动器,有效提升了雷达伺服系统的环境适应性和稳定性。

SiC MOSFET新型负压关断串扰抑制驱动电路

基于碳化硅(SiC)材料的第三代宽禁带功率器件的出现,推动着电力电子变换器朝着高频化、高功率密度、小型化方向发展。但随着开关速度的提高,电路中寄生参数的影响越来越大,导致桥式变换器存在严重的串扰问题。文中根据SiC金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxidesemiconductor field-effect transistor,MOSFET)的工作特性,在RCD(电阻-电容-二极管)电平移位的驱动电路基础上提出一种新型的串扰抑制驱动电路。该电路通过电容和可控低压器件串联,并利用电路自身电压差驱动可控器件,为串扰电流提供一条低阻抗吸收回路,可有效地对串扰问题进行抑制。建立串扰抑制驱动电路的等效电路模型,推导得到该电路结构中电容容值与串扰电压峰值的量化关系,为该电路结构的设计提供理论依据。最后,通过双脉冲实验测试验证所提出电路的有效性及等效模型和理论计算的正确性。实验结果表明,与传统驱动电路相比,提出的串扰抑制驱动电路能够在不同电压与电流工况下,在保证开关速度的前提下,很大程度上抑制串扰尖峰电压。

SiC MOSFET模块化直流固态断路器的集成化封装

直流断路器是关断直流输配电网中短路电流的关键设备。与机械断路器相比,使用半导体器件关断短路电流的固态断路器(SSCB)和混合断路器在响应时间方面表现出很大的优势。多个半导体器件串联有助于直流SSCB承受直流母线的高压,但会导致高成本和大体积。提出了一种基于SiC MOSFET模块化主从驱动的直流SSCB,所有串联器件仅需一个驱动器,简化了栅极驱动电路。对模块进行单面散热封装,可以减小寄生电感并优化散热,使器件的性能得到更好的发挥。实验结果表明,该直流SSCB可以承受700X V的直流母线电压(X为模块数),可在20μs内关断70 A短路电流。模块化设计具有更高的灵活性和更低的成本。

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。

一种用于无刷直流电机控制系统的MOSFET栅极驱动电路

介绍了一种用于无刷直流电动机控制系统的MOSFET栅极驱动电路,该电路完全利用分立元件,具有结构简单、安全可靠和实用性强等特点,该电路采用自举法驱动高压侧开关MOSFET,设置了死区时间以避免桥臂导通,并利用缓冲电阻减小振荡,通过设置合适的门极驱动电压减少了损耗,使电路效率得到了提高。

功率MOSFET高速驱动电路的研究

基于特定情况下对驱动电路特殊的要求 ,介绍了一种输出电流大、带负载能力强的MOSFET高速驱动电路。对电路的工作特性进行了详细的讨论 ,并给出了不同频率下该电路的实验结果。

MOSFET的驱动保护电路的设计与应用

率场效应晶体管由于具有诸多优点而得到广泛的应用;但它承受短时过载的能力较弱,使其应用受到一定的限制。分析了MOSFET器件驱动与保护电路的设计要求;计算了MOSFET驱动器的功耗及MOSFET驱动器与MOS-FET的匹配;设计了基于IR2130驱动模块的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。在驱动无刷直流电机的应用中证明,该电路驱动能力及保护功能效果良好。

简单实用的功率MOSFET驱动电路

设计了采用脉冲变压器隔离的功率MOSFET无源驱动电路 ,可工作在任意占空比下 ,具有实用性强、电路结构简单、响应速度快、输出阻抗小等优点。介绍了该驱动电路在零电流开关电路中的简化应用 。

基于功率MOSFET的高速高压脉冲产生器

通过研究功率MOSFET器件的开关特性和脉冲产生技术,设计了互补推挽和集成芯片两种MOSFET栅驱动脉冲电路,其较好的驱动能力,极大的提升了MOSFET的开关速度,分别实现了上升(下降)时间小于5 ns和2.5 ns、输出幅度300~500 V、脉冲宽度5 ns^0.2ms可调的高速、高压的脉冲产生与放大。据此研制成功的脉冲产生器具有稳定性好、带负载能力强、输出脉宽调节范围大、体积小等特点。该脉冲产生器已成功应用于像增强器高速摄影的电子快门装置,并在其他需要高速、高压脉冲领域有一定应用前景。

一种新颖的MOSFET驱动电路

列出了几种常用的功率MOSFET驱动电路,在说明其共同不足的同时,详细分析了电荷泵电路的工作原理,阐明了其在MOSFET驱动电路中的应用。实验结果表明,电荷泵电路非常适合MOSFET的驱动电路。

新型双功率MOSFET管谐振驱动电路

提出一种新型双功率MOSFET管互补谐振驱动电路,对电路的工作原理、性能特性和关键电路参数设计进行分析,并建立仿真和样机实验。该驱动电路由1个变压器和6个半导体器件组成,类似反激变换器的电路结构,并且以谐振方式工作。理论分析表明,该电路具有拓扑结构和控制简单、驱动损耗低、驱动速度快、驱动电路中的开关管实现了部分软开关等优点。仿真和实验结果验证了理论分析。

一种基于IR2113的隔离型MOSFET驱动电路设计

以MOSFET作为主要功率开关管,应用于200 V输入的全桥逆变电路中,分析了电路的工作特点及MOSFET驱动电路的设计要求,以及针对开通关断过程所需的电气特性,设计了一种采用光耦隔离、IR2113控制的MOSFET高速驱动电路.实验结果证明了设计的可行性,测试数据和波形该MOSFET驱动电路具有电气隔离性能优良、驱动能力和抗干扰能力强等特点,目前该电路已成功应用在一台逆变器实验样机中,运行稳定.电路设计对IGBT等其他电压控制型功率开关器件的驱动也有一定的借鉴意义.

SiC MOSFET特性分析及应用

碳化硅MOSFET因其材料的特殊性,适合高压、高频和高功率密度场合。该文设计一种碳化硅MOSFET的驱动电路,通过软件PSpice对碳化硅MOSFET以及碳化硅肖特基二极管的开关特性进行仿真研究,并设计RC缓冲电路解决开关的尖峰震荡问题。搭建硬件实验电路,在Buck电路中针对碳化硅MOSFET和Si IGBT在不同负载和占空比下进行电路效率分析。实验结果表明碳化硅MOSFET开关速度快、开关损耗小以及驱动电阻小。碳化硅肖特基二极管无反向恢复特性,适合高频下工作。RC缓冲电路能有效抑制开关产生的尖峰和震荡,在Buck电路中碳化硅MOSFET比Si IGBT在不同负载和占空比下效率要高。

SiC MOSFET的短路特性

以SiC MOSFET为代表的功率器件的驱动及保护技术长期被国外垄断,国内对SiC MOSFET的驱动保护技术研究较少。SiC MOSFET栅极氧化层薄、短路耐量小,由于高频开关特性,其对回路寄生参数的影响更加敏感,桥臂结构应用时更易因串扰而引起误导通,因此快速检测并可靠关断的短路保护技术显得尤为重要。设计了基于FPGA的数字式SiC MOSFET驱动保护电路,实现了短路保护盲区时间易于调整。搭建了第一类短路测试平台并对SiC MOSFET进行了短路测试,分析了漏源极电压退饱和保护及短路测试平台原理,在此基础上研究了栅极电阻、栅源极电压等外部参数对SiC MOSFET短路特性的影响,为SiC MOSFET器件的应用及驱动器的设计提供了一定的指导。

基于功率MOSFET模块驱动电路的研究与实现

功率MOSFET已广泛应用于开关电源、电机调速、不间断电源、超声波发生器以及高频感应加热电源等诸多领域。与GTR相比较,它具有开关速度高、安全工作区较宽、驱动功率小等优点,而限制其应用的一个重要因素是开关容量。文章讨论一种具有保护功能的功率MOSFET模块驱动电路,并讨论了其参数估算方法,该电路可工作在数百千赫兹频率下,常用于高频感应加热电源中。

GaN MOSFET高效谐振驱动电路设计及损耗分析

为了解决GaN MOSFET门极驱动的高损耗问题,对比分析了传统驱动和谐振门极驱动电路,提出一种新型谐振门极驱动电路,通过建立数学模型、LTspice仿真分析以及实验验证所提出门极驱动电路的正确性.其基本原理为利用谐振原理在开关管关断过程中通过L将存储在C中的能量反馈到电源中,使能量得到有效利用,从而减小功率损耗.结果表明:GaN MOSFET开通和关断的时间分别为12 ns和16 ns,能够实现开关管的快速开断;新型谐振驱动电路的门极损耗比传统GaN MOSFET驱动电路的损耗减小了55.56%,比普通谐振驱动电路的门极损耗减小了35.66%.

一种功率MOSFET半桥驱动电路设计

设计了一种用于MUPS装置的功率MOSFET半桥驱动电路,该电路基于TC4420芯片配合SG3525芯片作为驱动和控制模块,提高了逆变器驱动电路正常运行的稳定性。揭示了该MOSFET驱动电路的机理,设计计算了控制和驱动芯片外围电路及主要参数。并通过软件Saber搭建了该模块的仿真模型,仿真结果证明了该驱动电路的可行性。

矿用SiC-MOSFET充电器驱动电路的设计

针对矿用井下充电器存在规格多、体积大、质量大、效率低等问题,本文选择在主电路拓扑结构中采用碳化硅器件。依据碳化硅器特性,本文采用集成驱动核设计了一款驱动电路,分析了碳化硅驱动电路的技术特点,计算了驱动功率,给出了驱动电路的设计原理图。实验结果表明:设计的SiC-MOSFET驱动电路有较好的可靠驱动能力,具有较好的保护能力。

驱动高压浮动MOSFET的自举电容设计

介绍高压浮动MOSFET自举驱动电路的工作原理和高压驱动芯片的内部原理;讨论影响自举电容设计的各种因素,并给出自举电容的计算公式。通过实例,以测试波形来证明设计结果的准确性,表明其具有实际应用价值。

SiC MOSFET在航空静止变流器中的应用研究

航空静止变流器实现机载直流电到交流电的转换,对功率密度、效率、环境适应性、可靠性和电气性能等有较高的要求。碳化硅(SiC)半导体器件的开关速度快、高温特性好,在航空静止变流器中有很好的应用前景,但目前关于宽禁带器件在航空静止变流器中应用的研究比较少。首先结合现有的典型航空静止变流器电路拓扑分析了SiC MOSFET应用的关键问题;然后针对航空静止变流器逆变级的两级级联半桥逆变器,对比分析了应用SiC MOSFET与Si MOSFET的损耗大小,分析结果表明在现采用的开关频率下,即使现有SiC MOSFET导通损耗较大,但总损耗仍较小;且开关频率越高,SiC MOSFET的效率优势越明显,最后为适应高开关频率SiC MOSFET逆变器的需要设计了一种适应高开关频率和宽占空比变化信号的SiC MOSFET驱动电路,搭建了1台500 VA、115 V/400 Hz两级级联半桥逆变器实验样机,并验证了应用SiC MOSFET的航空静止变流器逆变级的可行性。