提升电源的开关频率是提升电源系统功率密度,效率以及系统的可靠性的方法之一, 但是频率的提升会影响到功率器件的开关损耗,使得提升频率对硬开关拓扑来说效果并不十分明显,硬开关拓扑已经达到了它的设计瓶颈。而此时,软开关拓扑,如LLC拓扑以其独具的特点受到广大设计工程师的追捧。
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电动汽车逆变器用于控制汽车主电机为汽车运行提供动力,IGBT功率模块是电动汽车逆变器的核心功率器件,其驱动电路是发挥IGBT性能的关键电路。
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高效率,高集成度,高功率密度是电源发展的重要方向,然而对于电源设计人员而言,功率器件跟整个电源系统的热设计,依然是非常有挑战性的工作。
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砷化镓是半导体材料中,兼具多方面优点的材料,但用它制作的晶体三极管的放大倍数小,导热性差,不适宜制作大功率器件。虽然砷化镓具有优越的性能,但由于它在高温下分解,故要生长理想化学配比的高纯的单晶材料,技术上要求比较高。
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IGBT驱动电路的作用主要是将单片机脉冲输出的功率进行放大,以达到驱动IGBT功率器件的目的。在保证IGBT器件可靠、稳定、安全工作的前提,驱动电路起到至关重要的作用。
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逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合,从开始发展至今经历了以下五个阶段。
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随着全控型功率器件的高频调制技术的快速发展和不断完善,开关型逆变器无论在电路的基本形式或控制的基本方法方面都已趋于成熟。
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超快I-V源和测量已成为复合半导体、中等功率器件、非易失存储器、MEMs(微机电器件)、纳米器件、太阳能电池和CMOS器件等多种技术日益重要的功能要求。
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当今高功率半导体器件和组件的特性分析与测试对测试设备需求旺盛。器件设计工程师在功率器件的全寿命周期,都需要设备支持。目前,高功率特性分析系统使用方式主要有两种——完全交钥匙系统以及必须由用户配置、通过软件完成的构建模块。交钥匙系统经过设置后,可以立刻运行,但这些系统可能非常昂贵,而且使用范围受到限制。
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IGBT是功率器件技术演变的最新产品,是未来功率器件的主流发展方向。IGBT器件(绝缘栅双极型晶体管)是一种MOSFET与双极晶体管复合器件。基于技术和功能上的优势,IGBT产品可以实现对以往功率器件产品的逐步替代。
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由于双极型功率器件比MOSFET便宜,一般是2美分左右一个,所以一些设计师为了降低LED驱动成本而使用双极型功率器件,这样会严重影响电路的可靠性,正确的做法是要选用MOSFET器件,MOSFET器件的使用寿命要远远长于双极型器件。
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IGBT操作时所面临的问题之一是米勒效应的寄生电容。这种效果是明显的在0到15V类型的门极驱动器(单电源驱动器)。门集-电极之间的耦合,在于IGBT关断期间,高dV/dt瞬态可诱导寄生IGBT道通(门集电压尖峰),这是潜在的危险。
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