当前位置:首页 > 电源 > 亚星娱乐登录官方入口
[导读]本文将介绍一种用于 3.3kV SiC MOSFET的基于变压器的利来游戏娱乐官方网站。两个 VHF 调制谐振反激式转换器,工作频率为 20 MHz,可生成 PWM 信号和栅极驱动功率。

本文将介绍一种用于 3.3kV SiC MOSFET的基于变压器的利来游戏娱乐官方网站。两个 VHF 调制谐振反激式转换器,工作频率为 20 MHz,可生成 PWM 信号和栅极驱动功率。

高压绝缘特性(15 kV RMS)由基于PCB的空心变压器提供。该变压器具有 5pF 的低耦合电容,即使在 SiC MOSFET 的高 dv/dt 下也能增强抗噪能力。为了评估所提出解决方案的有效性,将提供 3.3kV 分立 SiC MOSFET 的实验结果。

利来游戏娱乐官方网站

用于利来游戏娱乐官方网站 的利来游戏娱乐官方网站 (GD) 的典型配置如图 1 (a)所示。需要一个隔离的栅极驱动电源 (GDPS),而光纤 (OF) 通常用于传输栅极 PWM 信号,以确保信号路径上的足够隔离和低寄生电容[1]、[5]。这种解决方案的缺点是光纤成本高,并且需要至少两个隔离电源。

已经提出了一种替代解决方案,该解决方案基于具有基于 PCB 绕组的变压器的 20kV 隔离 GDPS [2]。尽管它具有低耦合电容 (<2pF),但由于磁芯和 PCB 绕组之间的间隙距离,它会导致变压器体积庞大。

无线电力传输 (WPT) 转换器[3]、 [5]和基于光功率传输的 GDPS [3]、[4]允许您消除耦合电容,但实现低传输功率 (<1W) 和转换效率(<25%)。感应功率传输 GDPS 使用单匝初级绕组为多个次级接收器供电[5],其中低耦合电容是通过初级绕组和磁芯之间的宽气隙实现的。但是,如果初级发射器发生故障,则所有次级侧栅极电压都将失控。

本文提出的新颖解决方案如图1(b)所示。通过使用具有高介电强度的基于 PCB 的空心变压器,可实现 15 kV RMS绝缘电压。此外,低耦合电容增强了 3.3kV SiC MOSFET 对高 dv/dt 的抗噪能力。

亚星娱乐登录网页版

图 1:传统与建议的隔离 GD 解决方案

示意图

所提出的解决方案的示意图如图 2所示。在初级侧,PWM信号使用 VHF 信号 (20 MHz) 进行调制,以生成两个 RFC 的栅极信号。第一个 RFC 在 PWM 信号为高电平 (1) 时有效,而第二个在 PWM 信号为低电平 (0) 时有效。无论 PWM 占空比如何,两级的输出电压 V O都保持恒定的 DC 值。因此,次级侧接收的功率与 PWM 占空比无关。

在次级侧,两个包络检测器连接到二极管 D R1和 D R2的阳极,从而检测 RFC 的 ON/OFF 状态。然后这些边沿检测信号作为 PWM 上升沿和下降沿进行缓冲,并发送到 RS 双稳态,该 RS 双稳态重新生成 PWM 信号。在 RFC 1 之后连接的非隔离 DC-DC 稳压器为次级侧信号处理电路提供所需的 +5V、+15V 和 -5V 驱动电压。

亚星娱乐登录网页版

图 2:提议的 GD 解决方案示意图

相关波形如图3所示。


亚星娱乐登录网页版

图 3:提议的 GD 的关键波形

变压器

基于PCB的空心变压器的设计,其优点是消除了磁芯损耗和绕组与磁芯之间的潜在绝缘问题,如图4所示。它采用堆叠 PCB 结构,包括初级 PCB、变压器 (Tr)-PCB 和次级 PCB。变压器绕组具有螺旋形状以简化设计。Tr-PCB 板只有两层,初级和次级绕组分别位于顶层和底层。使用此解决方案,绝缘特性完全由 Tr-PCB 板的介电材料(通常为低成本 FR-4)提供。

亚星娱乐登录网页版

图 4:基于 PCB 的变压器的结构

为了提高介质击穿电压和降低耦合电容,可以使用高抗电强度和低介电常数的材料。作者使用了 Arlon-DiClad-880 材料,其介电常数为 2.2,介电强度大于 45kV/mm。借助 Ansys Q3D 提取器工具确定的模拟耦合电容对于几个变压器约为 5 pF。

带涂层的初级和次级绕组之间的爬电距离高于 30 mm × 2。根据 IEC-61800-5-1-2007 标准,这确保了 15 kV RMS的绝缘电压。

实验结果

图5显示了用于测试的原型的示意图,该原型使用表 I中列出的组件在实验室中构建。

亚星娱乐登录网页版

表一:原型中使用的组件列表

亚星娱乐登录网页版

图 5:原型示意图

RFC的最大输出功率在1.5W@17Ω阻性负载下测得,足以驱动3.3kV SiC MOSFET(GR40MT33N)。效率和 RFC 输出电压 (V O ) 的图表如图 6所示。两个 RFC 在整个负载范围 (0.12W-1.5W) 上都保持稳定的输出特性。

亚星娱乐登录网页版

图 6:效率和 RFC 输出电压

此外,还实施了双脉冲测试 (DPT) 来评估提议的 GD 的性能。DPT 试验台的示意图如图 7所示。

亚星娱乐登录网页版

图 7:DPT 测试台示意图

GD 驱动开关S 1,其中需要绝缘电压和对高 dv/dtare 的抗噪性。Vdc=2kV,id_S1,max=44A,Lload=1.3mH,Rgon/Rgoff=2.2Ω/5Ω时的DPT实验波形如图8所示。可以看出,3.3kV SiC达到的最大dv/dt MOSFET 对应于 100V/ns 的安全值。相同的 GD 解决方案也可用于其他利来游戏娱乐官方网站 器件。

亚星娱乐登录网页版

图 8:实验波形

声明:该篇文章为本站原创,未经授权不予转载,侵权必究。
换一批
延伸阅读

630真空断路器是一种高压开关设备,采用真空灭弧和SF6气体作为绝缘介质。它具有优良的电气和机械性能,广泛应用于开断、关合电力系统的负载电流及短路电流,适用于变电站及工矿企业配电系统中作保护和控制之用,更适用于电网频繁操...

关键字: 630真空断路器 SF6气体

可调电源是一种能够提供稳定输出电压和电流的电源设备,其电流的调节是通过一系列电子电路和控制算法实现的。可调电源的原理是通过改变电源的输出电压或电流来实现调节。具体来说,可调电源内部通常包含一个控制电路,该电路可以根据设定...

关键字: 可调电源 电流

车载逆变器是一种能够将汽车电瓶的直流电转换为交流电的设备,其输出电压和电流可以通过电子元件的控制,供一般电器使用。车载逆变器通常由逆变桥、滤波电路、控制电路、振荡器四大部分构成,其工作原理是先通过高频PWM(脉宽调制)开...

关键字: 车载逆变器 高频PWM

在电池领域,锂电池和磷酸铁锂电池是两种主要的电池类型,它们各自具有独特的优点和适用场景。了解它们之间的差异可以帮助我们在不同的应用场景中选择合适的电池类型。

关键字: 锂电池 磷酸铁锂

工频逆变器是一种DC/AC的转换器,采用高频脉宽调制技术和微电脑控制技术设计,将电池组的直流电源转化成输出电压和频率稳定的交流电源。其优点在于具有较高的转换效率,通常在满负载状态下可高达80%以上,同时具有较强的非线性负...

关键字: 工频逆变器 高频逆变器

带滤波的直流电源驱动是指在使用直流电源为设备提供电力时,为了减小电源中的噪声和干扰,采用滤波技术对电源进行滤波处理。通过滤波处理,可以减小电源中的高频噪声、电磁干扰等对设备性能的影响,从而提高设备的稳定性和可靠性。

关键字: 滤波 直流电源

锂电池是一种由锂金属或锂合金为负/正极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早的锂电池由Gilbert N. Lewis于1912年提出并研究,随后M. S. Whittingham在20世纪70年代初期开始研究锂电池。由于...

关键字: 锂电池 強启电源

直流电源是一种能够提供稳定直流电的电源设备。直流电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。直流电源的主要特点是输出电压和电流的大小和方向都不随时间变化,具有良好的稳定性。在电子设备和控制系统等领域,直流电...

关键字: 直流电源 电流

电源的电动势是描述电源将其他形式的能量转换为电能的本领的物理量。它是电源内部的非静电力与电荷在电源内部移动时所做的功,与移动电荷的数量成正比。电动势是一个标量,其符号为E,单位是伏特(V)。

关键字: 电源 电动势 内阻

高频逆变器是一种将直流电能转换为交流电能的电子设备,通常用于驱动交流负载。其核心部分是一个将直流电压转换为高频交流电压的逆变电路。这种电路通常由一个或多个开关晶体管、高频变压器和一些控制电路组成。

关键字: 高频逆变器 电能转换
关闭