各位朋友大家好!周末悄然而至,你的周末又在加班嗎?話不多說,今天和大家談論一下功率半導體器件驅動的事情。由于水平有限,如有錯誤還需大家多多包涵。
驅動電路有許多種,不同的應用場景驅動電路也各有不同,多數情況下,我們獲取知識的途徑是知網,我們看看,目前學者們對驅動電路的研究現狀。首先打開知網首頁,在搜索框中選擇關鍵詞,輸入“驅動電路”,來看看結果。一下子搜索出了5000多條信息。
現在第三代寬禁帶半導體器件的快速發展,可以突破Si器件的極限,那么寬禁帶功率器件有諸多的優點,如:開關頻率高、導通電阻小、寄生參數小等優勢。驅動電路的性能要求也在逐漸的提高。下面看看,SiC驅動電路的研究。搜索發現,對寬禁帶半導體的研究也非常多,這里就不一一羅列介紹,有興趣的朋友可以自行查閱。
這里主要跟大家談談,開關器件的仿真問題。功率器件開關過程分析起來比較復雜,通常實際情況我們往往做了簡化,尤其是在仿真軟件中,所有的器件都是理想器件,沒有寄生參數,那么如果仿真中不考慮這些參數,那么我們的仿真結果就很難與實際結果相一致,這里舉個例子吧,之前學習中從來就沒有注意過功率器件的開關過程,只是簡單的把開關比作為平時所見的開關。其實功率半導體器件開關過程中有許多的學問,比如密勒平臺電壓是怎么形成的?橋臂串擾如何產生的,又該如何抑制?如何減小驅動電路的功率損耗?等等。之前在仿真的時候從來就沒有考慮過寄生參數,前段時間注意到了這個問題,仿真過程中加入了寄生參數,仿真結果發生了明顯的改變。下面就分享一個MOS器件1MHz驅動仿真實驗,利用仿真軟件分別搭建了輸入200V,輸出400V、2.5A的Boost變換器。重點來看看驅動波形。開關管寄生電容全部考慮,這里驅動電路采用諧振驅動方式。密勒電容Cgd=80pF,仿真結果如下:
圖中第一個波形是開關管驅動波形,第二個為輸出功率波形,與輸出電壓相同,只是數值不同。實驗中,通過改變Cgd數值發現,平臺持續時間也會隨之改變。至于具體怎么變化,怎么影響,有興趣的朋友可以自行研究或討論。高頻驅動中,如果驅動電路不做特殊考慮,那么電路的串擾也是一個十分重要的問題。
驅動電路輸入電容Ciss和電路阻抗過大,在關斷過程中會造成圖中現象,導致開關管誤導通。加入串擾抑制電路后,可以很好的解決。
加入抑制電路后,可以看到上述現象得到解決。
下面再來看看軟開關Boost變換器中的功率開關管的仿真波形,參數條件和上述案例相同。
1Mhz時,不考慮驅動電路串擾抑制。
圖中可以看出驅動電路不滿足驅動要求,如果改變參數,驅動電路的干擾會發生不同的變化。加入串擾抑制電路后,仿真結果如下。
圖中為開關管驅動波形和輸出電壓波形。
圖中為諧振電感電流和電壓波形。
串擾問題得到了很好的解決。
仿真中發現,軟開關Boost變化器,開關管驅動波形中沒有了平臺電壓,這是由于什么原因造成的呢?這點十分困惑,哪位熱心朋友可以幫助解答?