反激式轉換器電路中 BiMOSFET 的性能比較
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2023-10-09 16:25:48 | 401 次閱讀
反激式轉換器是最簡單的轉換器類型之一。最小配置僅包含一個開關、一個變壓器、一個二極管和兩個電容器,如圖 1 所示。這種轉換器類型的能量存儲在鐵氧體磁芯的氣隙中。初級電流在開關導通狀態(tài)期間上升,存儲磁能,然后在開關關閉時通過二極管傳輸到輸出。該轉換器類型的功率范圍限制為大約 300 W。 反激式轉換器電路中 BiMOSFET 的性能比較

該電路的優(yōu)點是非常寬的輸入輸出電壓比以及添加更多次級繞組以產生多個輸出電壓的可行性。此外,在初級側和次級側之間具有電流絕緣是有利的。缺點是開關所需的高擊穿電壓以及變壓器氣隙產生的 RFI 輻射。反激式轉換器無法在沒有負載或閉合調節(jié)環(huán)路的情況下工作,否則輸出電壓將超過允許的限制。
反激式應用
反激式轉換器的典型應用之一是逆變器中 IGBT 柵極驅動器的輔助電源。該應用具有所有要求,反激式轉換器可以理想地滿足這些要求。 反激式轉換器電路中 BiMOSFET 的性能比較

圖 2 中的陰影區(qū)域顯示了帶有啟動電路作為驅動轉換器一部分的轉換器,帶有啟動電路作為驅動逆變器的一部分??梢允褂孟鄬^少的元件來非常經濟高效地構建輔助電源。
交換機的要求
驅動逆變器中的反激式轉換器的開關的基本要求是高擊穿電壓。在反激式轉換器中,施加到開關的最大電壓大約是輸入電壓的兩倍。因此,最小擊穿電壓必須高于 2 x Vin。對于在 400 V 主電源上使用的用于電機控制的標準逆變器,在電機制動操作模式下,直流母線電壓最高可達 750 V。這里需要至少 1600 V 的擊穿電壓。
BiMOSFET芯片技術
標準高壓 IGBT 對于反激式應用而言速度太慢。新的高壓 BIMOSFET 晶體管系列正在滿足這些需求。
MOSFET 和 IGBT 的傳統(tǒng)結構通常稱為 DMOS(雙擴散金屬氧化物硅),它由生長在厚的低電阻率硅襯底頂部的一層外延硅組成,如圖 3 所示?! 》醇な睫D換器電路中 BiMOSFET 的性能比較

BIMOSFET 有兩種類型: 標準類型專為 V_GE = 15 V/0 V 的 IGBT 控制而設計,同時保持“G”類型可以在與 MOSFET 相同的柵極電壓下運行,如下所述部分。此外,兩種類型的靜態(tài)和動態(tài)行為是相同的。
駕駛員要求
標準BIMOSFET
BIMOSFET“G”型
靜態(tài)行為
比較輸出曲線時,我們可以看到 MOSFET 的線性特性和 BIMOSFET 的雙極行為。
對于更高的峰值電流,我們需要 15 V 柵極電壓才能正常導通。通態(tài)損耗存在顯著差異。在 2 A 和 15 V 柵極驅動下,MOSFET 的壓降為 18 V,而 BIMOSFET 的壓降僅為 4 V。這使得傳導損耗減少 4.5 倍。我們還可以看到 BIMOSFET 的電流能力要高得多,與 MOSFET 的電流限制為 3 A 相比,它可以輕松傳導超過 10 A 的電流。
切換行為
我們進行了多項比較測量來量化標準高壓 MOSFET 和 BIMOSFET 的性能。
測試設備是雙脈沖測試儀,當MOSFET導通時,續(xù)流二極管仍然導通。因此,導通波形受到二極管恢復行為的影響。然而,由于二極管對 MOSFET 或 BIMOSFET 的影響相同,因此性能相當。
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