论文部分内容阅读
由第三代宽禁带半导体碳化硅材料构成的碳化硅MOSFET与肖特基二极管由于其优良特性受到越来越多的关注,其中碳化硅肖特基二极管早已经在通信电源领域得到广泛应用。近几年来,新能源领域也随处可见碳化硅MOSFET的影子,以光伏与电动车充电机高频高效率应用为代表,碳化硅器件带来的效益也越来越受研究人员的认可。由于碳化硅与常用的硅材料特性存在较大的差异,因此构成的碳化硅功率器件与普通的硅器件也存在明显区别,只有在充分认知碳化硅器件的基础上,才能正确使用碳化硅器件并充分发挥其性能优势。本文基于碳化硅器件设计了双路交错并联Boost变换器。通过对碳化硅器件的动静态特性展开详细分析,阐述碳化硅器件在提高系统效率以及缩减系统体积方面的优势。通过对碳化硅MOSFET等效电路展开分析,提出调整门极电阻与电容参数的方法来改善变换器高频化引起的振荡与桥臂串扰问题。针对碳化硅MOSFET易受干扰的现象,设计正负压驱动电路,控制策略有双电源正负压驱动、单电源双电压驱动以及有源箝位驱动。分析了交错并联Boost电路工作原理,论证此拓扑在改善回路电流纹波以及缩小电感尺寸方面的优点。对开关管时序展开分析,综合考虑寄生参数以及米勒效应所产生的影响,构建碳化硅MOSFET损耗数学模型,提高了变换器满载效率数学模型的准确度。对控制回路展开分析,设计补偿网络,导入碳化硅器件PSpice模型,利用仿真软件SImetrix模拟系统开环与闭环工作特性。最后设计实验系统并调试,通过实测器件的开关应力以及量测效率,与理论相互印证,分析并指出其中存在的误差或不足。