MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器特性影响分析

在详细分析MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器运行原理和工作特性影响的基础上,针对MOSFET输出电容在续流阶段会产生振荡的问题,提出一种优化的参数设计方法,可在保持自然软开关特性的同时减轻振荡;针对由输出电容引起的变换器轻空载工作时输出电压漂高的问题,采取电压滞环间歇模式控制,可有效将输出电压调节至额定值,同时降低变换器轻空载工作时的损耗;最后,搭建了一台1 k W、400 V/48 V的实验样机,实验结果证明了所提优化设计和控制策略的正确性和可行性。

MOSFET输出电容的非线性对振荡谐波的影响

MOSFET的输出电容COSS具有非线性。在射频震荡器中,电容的这一非线性会影响振荡器的谐波分量。本文选取不同直流电源电压和输出电压,对在不同工作状态下振荡器的输出谐波分量进行了Matlab数值分析。实验结果验证了数值分析的结论。

MOSFET输出电容的非线性对振荡频率的影响

MOSFET的寄生参数会影响振荡器的性能指标。例如:漏极与源极之间的寄生电容(输出电容COSS)的存在会影响振荡器的频率。而且,COSS呈非线性特性。本文独具创新,以MOSFET的寄生电容作为振荡器的谐振电容。在这篇文章中,构造了包含非线性电容的电路等效模型,借助Matlab软件分析了非线性电容COSS对振荡频率的影响。分别获得了振荡频率随输出射频电压幅度变化和随直流电源电压变化的曲线。

功率MOSFET输出电容的非线性特性

本文主要分析了功率MOSFET的输出电容和米勒电容的定义以及他们非线性特性的表现形态,探讨了影响这2个电容的相关因素,阐述了耗尽层电荷浓度非线性变化以及耗尽层厚度增加输出电容和米勒电容的非线性特性的原因。

超结结构的功率MOSFET输出电容特性

本文主要分析了超结结构的功率MOSFET的输出电容以及非线性特性的表现形态,探讨了内部P柱形成耗尽层及横向电场过程中,耗尽层形态和输出电容变化的关系,最后讨论了新一代超结技术工艺采用更小晶胞单元尺寸,更低输出电容转折点电压,降低开关损耗,同时产生非常大的du/dt和di/dt,对系统EMI产生影响。

计及边缘效应的差动圆柱面电容式倾角传感器的输出特性

为了研究差动圆柱面电容式倾角传感器在计及边缘效应情况下的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,讨论差动圆柱面电容器中的电场,给出其电容量随倾角变化的函数式,绘制出该传感器输出特性曲线,分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素,并指出改善该传感器输出特性的途径。

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。

MOSFET非线性寄生电容对单管谐振正激变换器的影响及其处理

高效的正激变换器常利用高频谐振实现磁复位及软开关。高频下,MOSFET非线性寄生电容对谐振的影响更加明显,不仅导致谐振点偏移,软开关失效,更可能令磁芯无法正常谐振复位。为计算在非线性寄生电容影响下的谐振参数,利用Simplis搭建仿真模型,并推导基本数学表达式;利用分段线性法计算谐振过程中电容充放电时间,并根据能量守恒建立谐振参数取值的约束方程组。计算所得的谐振参数可在不降低频率和占空比的条件下克服MOSFET非线性电容的影响,当激磁电感取其上限值时,磁损最小,此时可得最高效率。

基于液压模型的功率MOSFET有效输出电容测试方法

输出电容是影响功率MOSFET开关损耗的重要参数.在开关应用中,根据输出电容Coss来确定器件的开关损耗具有一定的局限性.为了准确地评估器件的开关损耗,研究了功率MOSFET的有效输出电容Coer和Cotr及其测试方法.首先,以液压模型理论为基础阐述了器件参数Coer和Cotr的具体含义,并完成相应的测试电路设计.然后,建立了基于测试电路的数值计算模型;为了保证测试精度,模型中充分考虑了电压测试电路产生的负载效应.最终,采用该方法对器件的有效输出电容进行测试和计算.实验结果表明,该测试方法能对功率MOSFET的有效输出电容进行可靠测试.

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。

感应电能传输系统多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法

大功率感应电能传输系统通常采用多并联拾取模块结构。然而,多并联拾取模块参数不一致,会导致各个拾取模块的电流和输出功率不均衡,从而降低系统效率,严重时会因模块过流而造成系统故障。为解决该问题,文中提出一种基于并联拾取模块补偿电容器的多并联拾取模块电流和输出功率均衡方法。首先,介绍了传统感应电能传输系统与所提出的感应电能传输系统拓扑的特性。然后,分别分析了互感、拾取线圈自感及内阻对电流分布和系统效率的影响。最后,通过4个并联拾取模块的感应电能传输系统实验平台验证了所提方法的有效性。实验结果表明,采用所提方法时多并联拾取模块的电流和输出功率基本一致,并且相比传统感应电能传输系统,系统效率最高提升了2.21%。

基于电荷泵的倍增/反向双输出电压转换设计与实现

为了解决目前基于电荷泵的开关电容电压转换芯片功能较为单一的问题,基于Dickson经典电荷泵结构,匹配四路双极型晶体管开关同时实现对输入电压的倍增输出以及倍增后的电压反向。四路二极管充作开关来使用,在降低开关器件导通电压的同时简化了开关电路,缩小了电路的尺寸,并降低了电路的功耗。基于国内某工艺线的40 V互补双极型工艺,设计并制作了带正/负两路输出的开关电容电荷泵电压转换器芯片电路。流片测试结果表明:当电源电压为4 V(负载电流为0 mA、+10 mA)、5 V(负载电流为±10 mA)、9 V(负载电流为+10 mA)、10 V(负载电流为-10 mA)以及11 V(空载)时,输出电压均满足设计指标。

一种基于开关电容的十三电平逆变器

针对现有多电平逆变器拓扑体积大、成本高和结构复杂的问题,文中提出一种基于开关电容的十三电平逆变器。所提拓扑由1个直流输入电源、3个电容器及14个开关器件组成,可实现6倍升压的十三电平输出,在具有较低成本和较小体积的同时减少了系统输出谐波的含量,且无需H桥即可实现逆变即可降低开关管的电压应力。所提逆变器无需任何辅助方法就能实现电容电压自平衡,简化控制的复杂度。文中通过与其他传统多电平逆变器的对比分析,验证了所提拓扑的优越性。仿真和样机平台的实验结果证明所提逆变器在稳态和动态情况下均具有良好的性能。

变面积型圆柱面电容式倾角传感器的输出特性

为研究考虑边缘效应的变面积型圆柱面电容式倾角传感器的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,讨论变面积型圆柱面电容式倾角传感器的电场,给出电容量的表达式,绘制出传感器电容量随倾角的变化曲线,分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素,并指出改善该传感器输出特性的途径。数值模拟结果表明,在传感器的外极板所对应的圆心角小于内极板的情况下,减小两极板间距,可使其同时具有较高的线性度和灵敏度。由于研究计及了该传感器极板的横向边缘效应,故所得结果具有较高的精确度。

计及边缘效应的平板电容传感器的输出特性

为了研究变边缘效应对变面积型平板电容传感器输出特性的影响,论文将理论分析与计算机数值模拟相结合,利用保角变换法、格林函数法和软件Matlab,讨论变面积型平板电容传感器的电场,得到该传感器内静态电场的分布,给出其电容量随线位移变化关系式,绘制出该传感器的电容量与其线位移大小之间的变化曲线,并分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素。数值模拟结果表明,适度减小该传感器的极板间距,可提高其线性度和灵敏度,改善该传感器的输出特性。通过数值模拟分析影响该传感器输出特性的因素及不计极板边缘效应情形下减小测量误差的途径。由于文章在讨论中计及了该传感器极板的横向边缘效应,故研究结果具有较高的精确度。

柔性直流输电用干式直流电容器工况验证试验回路研制

干式直流电容器作为柔性直流输电换流阀的核心组件,尚未开展阀组级工况试验验证。通过对目前实验室条件下换流阀组件运行情况的调研,确定采用被试阀段与陪试阀段对拖运行的拓扑,以满足验证试验回路构建的要求。通过仿真分析和系统试验,证明在满足经济性和实用性要求下,正常工作时回路各阀段至少需要5个子模块串联。考虑到该试验回路需要针对不同型号规格的电容器开展运行试验,叠层母排采用了特殊的设计,方便参数测量和电容器更换。

理解MOSFET时间相关及能量相关输出电容Coss(tr)和Coss(er)

本文论述了功率MOSFET数据表中静态输出电容Coss、时间相关输出电容Coss(tr)和能量相关输出电容Coss(er)的具体定义以及测量的方法,特别说明了在实际的不同应用中,采用不同的输出电容的原因。谐振变换器必须采用时间相关输出电容Coss(tr)来计算死区时间,硬开关变换器必须采用能量相关输出电容Coss(er)来计算开关损耗。

考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略

在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。

一起220 kV CVT额定输出容量校核异常的处理分析

针对发现的一起220 kV电容式电压互感器(CVT)额定输出容量30 VA与设计值50 VA不一致的问题,介绍了问题发生情况及产生原因。基于CVT的误差理论,得出准确度和温升指标与CVT的额定输出容量强相关的结论,并通过准确度试验、型式试验两者相结合来校核CVT额定输出容量。逐台进行了准确度试验,对30 VA规格的CVT按照50 VA开展了产品型式试验,重点关注温升、准确度试验,试验结果表明:30 VA规格的CVT符合50 VA额定输出容量的要求。最后更新了CVT铭牌的额定输出容量参数,投运后运行正常。本文为CVT额定容量校核提供了一种解决方法。

功率MOSFET泄漏电流测试研究

功率MOSFET属于电压控制型器件,在电路中主要起到电子开关的作用。栅源施加开启电压,器件开启功率信号通过,如果器件栅源和漏源阻断时泄漏电流较大,会导致产生器件自热相应,从而降低器件可靠性。由于功率MOSFET由于自身结构和工艺本身存在寄生电容,寄生电容在充电时会出现充电电流,该充电电流会对泄露电流的测试产生严重的干扰。本文通过原理分析和实际测试模拟,结果表明泄漏电流的测试脉宽对泄漏电流的测试有着直接的影响,特别是对于芯片面积较大或寄生电容较大的功率MOSFET。