基于源极直连策略的并联SiC MOSFETs动态均流方法

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作者 陈浩斌 闫海东 +2 位作者 马凯 郭清 盛况 《电工技术学报》 北大核心 2025年第16期5119-5135,共17页

并联SiC MOSFETs是提高大功率电力电子系统电流容量的经济高效方法。然而,在多芯片功率模块中,容易出现动态电流不平衡现象。该文提出一种在并联SiC MOSFETs芯片之间进行源极直连的动态均流方法。基于电路模型和理论分析,阐明动态电流... 并联SiC MOSFETs是提高大功率电力电子系统电流容量的经济高效方法。然而,在多芯片功率模块中,容易出现动态电流不平衡现象。该文提出一种在并联SiC MOSFETs芯片之间进行源极直连的动态均流方法。基于电路模型和理论分析,阐明动态电流不平衡机理和动态均流方法的作用机制。仿真和实验均验证了该机理和方法的有效性。研究表明,采用该文提出的动态均流方法后,并联SiC MOSFETs的动态电流差异和开关损耗差异降低大于50%;另外,在具有更多芯片并联的SiC功率模块中验证了该方法的有效性。与传统方法相比,且该方法无需增加额外的大体积元件,也无需改变直接覆铜陶瓷(DBC)基板的布局,实现简单,经济性高。同时,与传统的制程技术兼容性好,且不需要复杂设计或精确计算,能够很好地满足极简封装制程的要求。 展开更多

关键词 并联SiC mosfets 动态电流不平衡 动态均流方法 源极直连(DSI) 多芯片SiC功率模块

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磁开关技术及其在高功率脉冲驱动源中的应用 被引量：1

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作者 高景明 张瀚文 +7 位作者 李嵩 杨希彪 孙艺杰 李典耕 陈绒 任小晶 杨汉武 钱宝良 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期51-61,共11页

磁开关具有高功率、高重频、高稳定、长寿命等特点,在脉冲功率领域得到了重要应用。首先,介绍了磁开关技术的发展现状。然后,建立了一种磁开关场路协同仿真模型,分析了不同脉冲宽度下磁开关的磁场扩散及饱和动态特性、层间绝缘特性和损... 磁开关具有高功率、高重频、高稳定、长寿命等特点,在脉冲功率领域得到了重要应用。首先,介绍了磁开关技术的发展现状。然后,建立了一种磁开关场路协同仿真模型,分析了不同脉冲宽度下磁开关的磁场扩散及饱和动态特性、层间绝缘特性和损耗特性等;研究了磁芯几何结构对磁开关动态特性的影响。最后,阐述了磁开关技术在固态化高功率脉冲驱动源的应用,以及两路脉冲源合成时磁开关的同步技术。 展开更多

关键词 脉冲功率技术 磁开关 固态化 磁开关动态特性

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基于动态扇区双开关表的PWM整流器直接功率控制系统 被引量：3

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作者 赵焕 袁文华 朱安宏 《电测与仪表》 北大核心 2014年第16期62-66,共5页

传统PWM整流器的直接功率控制(DPC)系统中,在靠近基本电压矢量的位置,出现功率调节失控,导致网侧电流谐波含量较大。在PWM整流器功率数学模型的基础上,分析了电压矢量对有功功率和无功功率的影响,针对传统开关表下功率调节能力不稳定的... 传统PWM整流器的直接功率控制(DPC)系统中,在靠近基本电压矢量的位置,出现功率调节失控,导致网侧电流谐波含量较大。在PWM整流器功率数学模型的基础上,分析了电压矢量对有功功率和无功功率的影响,针对传统开关表下功率调节能力不稳定的问题,提出了动态扇区划分下的双开关表控制策略。该方法实现了功率调节的有效性,而且获得了更好的动态控制效果,更低的电流谐波含量。最后Matlab/Simulink仿真实验结果验证了该控制策略的正确性和实用性。 展开更多

关键词 PWM整流器 直接功率控制 动态扇区 双开关表 滞环

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功率MOSFET器件在动态电路中的应用 被引量：1

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作者 应柏青 赵录怀 《实验室研究与探索》 CAS 2002年第6期44-46,共3页

介绍功率MOSFET器件在动态电路中的两个应用实例及其特色,并指出电路实验中引入少量的电子器件是电路实验发展的一个方向。

关键词 功率mosfet器件 动态电路 电路实验 发展方向

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功率MOSFET变换器在开关磁阻电动机驱动系统中的应用

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作者 徐国卿 宋澜 陈永校 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 1996年第2期36-41,共6页

本文介绍了一种新型调速系统──开关磁阻电动机驱动系统，分析了驱动系统的特点及其对功率变换器的要求，并论述了在中小功率场合应用功率ＭＯＳＦＥＴ作为功率变换器的意义，同时对该系统的功率变换器器件设计、功率ＭＯＳＦＥＴ的栅... 本文介绍了一种新型调速系统──开关磁阻电动机驱动系统，分析了驱动系统的特点及其对功率变换器的要求，并论述了在中小功率场合应用功率ＭＯＳＦＥＴ作为功率变换器的意义，同时对该系统的功率变换器器件设计、功率ＭＯＳＦＥＴ的栅极驱动与保护作了研究。 展开更多

关键词 开关磁阻电动机 驱动系统 功率mosfet变换器

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考虑寄生参数的功率MOSFET开关损耗简化计算方法 被引量：3

6

作者 马昆 施永 +2 位作者 苏建徽 赖纪东 于翔 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期591-599,609,共10页

变换器设计过程中,金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关损耗计算是变换器散热设计和参数优化的理论依据之一。现有计算开关损耗的方法在数学建模过程中需要求解微分方程组,计算过程较为复杂,不利于实际工程应用。该文提出一种... 变换器设计过程中,金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关损耗计算是变换器散热设计和参数优化的理论依据之一。现有计算开关损耗的方法在数学建模过程中需要求解微分方程组,计算过程较为复杂,不利于实际工程应用。该文提出一种简洁易用的MOSFET开关损耗简化计算方法。首先,推导出MOSFET非线性电容及跨导系数取值公式,并细化了MOSFET开关过程中的模态;然后,通过对各模态电流、电压波形进行分段线性近似处理,避免求解微分方程组,推导出相应模态的持续时间以及电流、电压的简化解析式及开关损耗计算公式;最后,通过对比计算结果和Pspice模型仿真结果,验证了该计算方法的准确性。 展开更多

关键词 功率mosfet 寄生参数 开关损耗 计算模型

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高功率密度碳化硅MOSFET软开关三相逆变器损耗分析 被引量：8

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作者 何宁 李雅文 +1 位作者 杜成瑞 徐德鸿 《电源学报》 CSCD 2017年第6期1-9,共9页

相比硅IGBT,碳化硅MOSFET拥有更快的开关速度和更低的开关损耗。碳化硅MOSFET应用于高开关频率场合时其开关损耗随着开关频率的增加亦快速增长。为进一步提升碳化硅MOSFET逆变器的功率密度,探讨了采用软开关技术的碳化硅MOSFET逆变器。... 相比硅IGBT,碳化硅MOSFET拥有更快的开关速度和更低的开关损耗。碳化硅MOSFET应用于高开关频率场合时其开关损耗随着开关频率的增加亦快速增长。为进一步提升碳化硅MOSFET逆变器的功率密度,探讨了采用软开关技术的碳化硅MOSFET逆变器。比较了不同开关频率下的零电压开关三相逆变器及硬开关三相逆变器的损耗分布和关键无源元件的体积,讨论了逆变器效率和关键无源元件体积与开关频率之间的关系。随着开关频率从数十kHz逐渐提升至数百kHz,软开关逆变器不仅能够维持较高的转换效率,还能取得更高的功率密度。最后,在1台9 kW软开关三相逆变器和1台9 kW硬开关逆变器上进行了实验验证。 展开更多

关键词 碳化硅mosfet 软开关 三相逆变器 高效率 高功率密度

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抗高压动态导通电阻退化的高性能GaN功率开关器件研究 被引量：1

8

作者 覃孟 潘革生 《电源学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期158-164,共7页

GaN功率开关器件界面态和缓冲层中深能级陷阱会导致高压电流坍塌和动态导通电阻退化。为提升高性能GaN功率开关器件抗高压性能,改善动态导通电阻退化能力,应采用极值性PEALD-AlN钝化技术设计高压状况下GaN功率开关器件,实现单片集成器... GaN功率开关器件界面态和缓冲层中深能级陷阱会导致高压电流坍塌和动态导通电阻退化。为提升高性能GaN功率开关器件抗高压性能,改善动态导通电阻退化能力,应采用极值性PEALD-AlN钝化技术设计高压状况下GaN功率开关器件,实现单片集成器件的目的,在去氧化层和氮化处理GaN功率开关器件表面后,采用高温LPCVD-SiNx钝化技术,使器件表面形成钝化层,抑制界面态导致的高压电流坍塌。同时,在高性能GaN功率开关器件电极附近注入磷离子,提升导通电阻性能,降低导通电阻退化速度。经过实验分析发现,经过极值性PEALD-AlN钝化后的GaN功率开关器件电流几乎无明显变化,在磷离子注入后,随着触发能量的变化,导通电阻变化较小,最小值达到3.16Ω/mm,即该方法能有效抗高压动态导通电阻退化。 展开更多

关键词 抗高压 动态导通电阻 高性能 功率开关器件 钝化技术 磷离子

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双有源桥变换器稳态与动态性能混合优化控制

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作者 李响 彭飞进 张文骏 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第7期113-125,共13页

为同时优化双有源桥变换器的稳态和动态性能,提出一种稳态与动态性能混合优化控制策略。首先,基于功率分段的三重移相调制,结合卡罗需-库恩-塔克条件优化算法,推导出优化移相比组合;其次,将传统虚拟电压补偿控制方法的并联补偿结构改进... 为同时优化双有源桥变换器的稳态和动态性能,提出一种稳态与动态性能混合优化控制策略。首先,基于功率分段的三重移相调制,结合卡罗需-库恩-塔克条件优化算法,推导出优化移相比组合;其次,将传统虚拟电压补偿控制方法的并联补偿结构改进为串联补偿结构,以提高系统的动态响应速度;然后,将稳态与动态性能优化方法进行融合;最后,搭建实验样机并进行实验验证,实验结果表明,所提控制策略实现了宽电压和功率范围的最优回流功率,并确保功率开关的零电压开通,同时显著减少了超调量与调节时间,验证了所提控制策略的有效性与可行性。 展开更多

关键词 双有源桥变换器 三重移相调制 双边回流功率 软开关 动态响应 混合优化控制策略

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基于功率MOSFET的大电流智能汽车电子开关的研究

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作者 刘永健 《农业装备与车辆工程》 2023年第7期105-110,共6页

汽车的功率开关器件普遍采用传统电磁继电器,针对传统电磁继电器开关速度慢、存在机械寿命等问题,结合指标需求,设计了基于CAN通信的智能汽车电子开关。智能电子开关主要分为硬件和软件设计,以英飞凌XC2234L微控制器、功率MOSFET和CAN... 汽车的功率开关器件普遍采用传统电磁继电器,针对传统电磁继电器开关速度慢、存在机械寿命等问题,结合指标需求,设计了基于CAN通信的智能汽车电子开关。智能电子开关主要分为硬件和软件设计,以英飞凌XC2234L微控制器、功率MOSFET和CAN通信完成作为其硬件控制核心,最终完成对硬件电路的模块化设计;采用英飞凌开发工具完成底层驱动代码,完成软件的模块化设计。该无运动零部件的电子式智能开关具备通信以及报警功能,可通过CAN与上位机通信,实时监测工作电流、电压以及工作温度。测试结果表明,该继电器满足设计指标,在最大负载电流100 A持续通电过程中,上位机显示功率MOSFET温度小于85℃,且不会自动关断。 展开更多

关键词 电子开关 功率mosfet CAN通信 大电流

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两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器 被引量：15

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作者 张斐 许建平 +1 位作者 杨平 陈章勇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期56-64,10,共9页

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现... 提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。 展开更多

关键词 动态响应 低电感电流纹波 伪连续导电模式 功率因数校正 两开关Buck.Boost变换器

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实际应用条件下Power MOSFET开关特性研究(下) 被引量：3

12

作者 方波 张元敏 崔卫群 《现代电子技术》 2008年第5期145-148,151,共5页

从功率MOSFET内部结构和极间电容的电压依赖关系出发,对功率MOSFET的开关现象及其原因进行了较深入分析。从实际应用的角度,对功率MOSFET开关过程的功率损耗和所需驱动功率进行了研究,提出了有关参数的计算方法,并对多种因素对开关特性... 从功率MOSFET内部结构和极间电容的电压依赖关系出发,对功率MOSFET的开关现象及其原因进行了较深入分析。从实际应用的角度,对功率MOSFET开关过程的功率损耗和所需驱动功率进行了研究,提出了有关参数的计算方法,并对多种因素对开关特性的影响效果进行了实验研究,所得出的结论对于功率MOSFET的正确运用和设计合理的MOSFET驱动电路具有指导意义。 展开更多

关键词 功率mosfet 开关现象 开关特性 密勒效应 开关损耗

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感应耦合电能传输系统动态解谐传输功率控制 被引量：12

13

作者 杨民生 王耀南 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期72-78,共7页

提出一种感应耦合电能传输(ICPT)系统的动态解谐传输功率控制方法。对相控电抗器进行动态切换,通过改变其导通延迟角来改变导通电流大小,使得ICPT系统的电能拾取侧谐振或解谐,在负载端获得稳定的输出电压,同时实现对传输功率的控制。导... 提出一种感应耦合电能传输(ICPT)系统的动态解谐传输功率控制方法。对相控电抗器进行动态切换,通过改变其导通延迟角来改变导通电流大小,使得ICPT系统的电能拾取侧谐振或解谐,在负载端获得稳定的输出电压,同时实现对传输功率的控制。导出了动态切换的相控电抗器的等效电感,分析了等效电感对输出电压及传输功率的控制作用。根据负载稳定时输出电压与导通延迟角之间的变化曲线获得了保持输出电压恒定的控制方法。相控可变电抗器实现了软开关动态切换,有效地降低了系统的功率损耗。利用该动态谐振/解谐控制方法,系统的最大功率传输性能得到了保证。计算机仿真结果验证了该方法的优良传输功率控制性能。 展开更多

关键词 感应耦合电能传输 传输功率控制 动态谐振/解谐 相控电抗器 软开关

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大功率RSD开关多单元并联技术 被引量：2

14

作者 梁琳 余岳辉 尚超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期329-334,共6页

为通过研究多单元并联技术来增大脉冲功率开关RSD(reversely switched dynistor)的功率容量,基于RSD的等离子体双极漂移模型,建立主回路和预充回路的RLC方程,采用四阶龙格-库塔方法迭代计算,得到两支路并联的RSD电流曲线。在一定的仿真... 为通过研究多单元并联技术来增大脉冲功率开关RSD(reversely switched dynistor)的功率容量,基于RSD的等离子体双极漂移模型,建立主回路和预充回路的RLC方程,采用四阶龙格-库塔方法迭代计算,得到两支路并联的RSD电流曲线。在一定的仿真条件下,RSD器件参数不同和支路电阻不同引起的电流不平衡率分别为3.56%和19.82%。在RSD并联实验中,内阻1.642mΩ的分流器和非对称连接引起的电流不平衡率分别为12.82%和20.71%。在3000μF主电容、2kV主电压下对并联的两个直径45mm的RSD堆体进行了大电流开通实验,得到了330μs脉宽下32.7kA的峰值电流。仿真和实验结果均表明,在高功率电流的快速开通机制中并联支路分流大小主要由回路参数决定,受RSD动态电阻影响很小。 展开更多

关键词 脉冲功率 RSD 开关 多单元并联 动态电阻 均流

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基于驱动电流动态调节的低过冲低损耗SiC MOSFET有源门极驱动 被引量：9

15

作者 刘平 李海鹏 +3 位作者 苗轶如 陈常乐 陈梓健 孟锦豪 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期5730-5741,共12页

与硅基功率器件相比,碳化硅(silicon carbide,SiC)MOSFET具有开关速度更快、导通损耗更低等优点,将越来越广泛的应用于高效高功率密度场合。但是,其开关特性对寄生参数非常敏感,在高速开关过程中极易产生瞬态电压电流尖峰和高频开关振荡... 与硅基功率器件相比,碳化硅(silicon carbide,SiC)MOSFET具有开关速度更快、导通损耗更低等优点,将越来越广泛的应用于高效高功率密度场合。但是,其开关特性对寄生参数非常敏感,在高速开关过程中极易产生瞬态电压电流尖峰和高频开关振荡,严重威胁Si C基变换器的可靠运行。针对这一问题,文中对SiC MOSFET的开关暂态过程进行深入分析,揭示门极驱动电流对开关过程电压电流过冲、振荡与开关损耗的影响机理。在此基础上,提出一种驱动电流分段动态调节的SiC MOSFET有源门极驱动电路,即根据开关过程不同阶段的状态反馈动态调整器件门极驱动电流。实验结果表明,所提出的方法能够在维持低开关损耗的同时,实现了对SiC MOSFET开关过程中电压电流过冲和高频振荡的有效抑制,提升SiC基电力电子装置的动态性能与运行可靠性。 展开更多

关键词 SiC mosfet 有源门极驱动 电流动态调节 过冲 振荡 开关损耗

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GaN功率开关器件研究现状 被引量：2

16

作者 王玮 王宏兴 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第2期99-109,共11页

第三代半导体材料氮化镓(GaN)具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子迁移率、高饱和电子漂移速度等优良特性,基于GaN材料的功率开关器件在高速、大功率领域具有广阔的应用前景。概述了GaN功率开关器件的研究现状及最新进展。从材料外延与... 第三代半导体材料氮化镓(GaN)具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子迁移率、高饱和电子漂移速度等优良特性,基于GaN材料的功率开关器件在高速、大功率领域具有广阔的应用前景。概述了GaN功率开关器件的研究现状及最新进展。从材料外延与器件结构切入,详细介绍了Si基GaN外延晶圆、自支撑GaN垂直结构场效应晶体管(FET)器件和增强型GaN功率器件的实现方法、结构设计及制备工艺研究等GaN功率器件热门研究方向。讨论了GaN功率开关器件面临的挑战。最后对Si基GaN外延晶圆、增强型GaN功率开关器件产业化等发展趋势进行了分析与展望。 展开更多

关键词 氮化镓(GaN) 功率开关 高电子迁移率晶体管(HEMT) 增强型 动态导通电阻

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高性能价格比功率因数校正系统的动态非线性控制策略

17

作者 林维明 黄是鹏 +1 位作者 张冠生 陈为 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期638-640,共3页

本文建立升压型开关变换器大信号平均电路模型 ,从动态输入输出电压关系 ,提出一种无需乘法器 /除法器、无需电流环放大器、无需测量输入电压的新型非线性控制策略 ,具有高功率因数、高控制精度和快速的动态响应等优良性能 ,计算机仿真... 本文建立升压型开关变换器大信号平均电路模型 ,从动态输入输出电压关系 ,提出一种无需乘法器 /除法器、无需电流环放大器、无需测量输入电压的新型非线性控制策略 ,具有高功率因数、高控制精度和快速的动态响应等优良性能 ,计算机仿真和实验验证了这一思想 . 展开更多

关键词 电流控制 功率因数校正系统 动态非线性控制 开关变换器

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动态开关的设计 被引量：2

18

作者 李东杰 胡永林 何承基 《探测与控制学报》 CSCD 2000年第2期46-50,共5页

叙述了全电子安全系统中动态开关的基本概念及其组成部分 ,并应用计算机仿真技术和试验相结合的方法对各组成部分进行了设计与分析 ,该动态开关曾应用于全电子安全系统中 。

关键词 全电子点火系统 动态开关:功率mosfet

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高速SiC-MOSFET叠层封装结构设计及性能评估

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作者 马久欣 马剑豪 +3 位作者 任吕衡 余亮 姚陈果 董守龙 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期138-144,共7页

作为脉冲系统的核心部件,开关承担着脉冲成形、功率调制等重要作用,开关通断速度往往决定脉冲上升时间,高速开关是纳秒短脉冲形成的关键。提出一种高速SiC-MOSFET叠层封装结构,整体布局无引线、无外接,具有极低寄生电感。开展了电磁场... 作为脉冲系统的核心部件,开关承担着脉冲成形、功率调制等重要作用,开关通断速度往往决定脉冲上升时间,高速开关是纳秒短脉冲形成的关键。提出一种高速SiC-MOSFET叠层封装结构,整体布局无引线、无外接,具有极低寄生电感。开展了电磁场仿真研究,揭示了脉冲形成过程中封装多介质界面电磁场分布规律,明确了封装结构电磁薄弱环节,为进一步绝缘优化提供指导。搭建双脉冲测试平台,对研制的SiC-MOSFET叠层封装开关与同芯片商用TO-263-7封装开关的动态性能进行测试。结果表明,大电流工况下,所提封装电流开通速度提升48%,关断速度提升50%,开通损耗降低54.6%,关断损耗降低62.8%,实验结果验证了所提叠层封装结构对开关动态性能的改善。 展开更多

关键词 脉冲功率开关 SiC-mosfet 开关封装结构 双脉冲测试 开关动态性能

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飞兆半导体IntelliMAX负载开关简化复杂功率设计难题

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《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第8期857-857,共1页

2010年7月19日，飞兆半导体公司推出先进负载管理开关产品FPF1038／FPF1039，这两款单一芯片解决方案在开关用于断开具有高输出电容（〉100μF）的负载时，能够帮助设计人员应对降低浪涌电流或高di／dt的挑战。如果使用传统的MOSFET／... 2010年7月19日，飞兆半导体公司推出先进负载管理开关产品FPF1038／FPF1039，这两款单一芯片解决方案在开关用于断开具有高输出电容（〉100μF）的负载时，能够帮助设计人员应对降低浪涌电流或高di／dt的挑战。如果使用传统的MOSFET／分立式解决方案将负载直接连接至电池或电源，当开关开启并消耗大量的电流时，分立元件的容差则可能造成过多的电压下降，从而引致电压轨超出规范要求。FPF1038／FPF1039在单芯片上集成了所需的功能性，能够防止这种情况的发生，并且减少电路板占用空间、减少元件数目、消除容差匹配问题，同时减少补偿电路的额外设计时间。 展开更多

关键词 飞兆半导体公司 负载开关 功率设计 mosfet 浪涌电流 电压下降 分立元件 DI/DT

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