發(fā)布時間：2020-03-26 15:08

【摘要】：新型寬禁帶半導體器件氮化鎵晶體管相比傳統(tǒng)硅器件在提高變換器頻率、功率密度上有明顯優(yōu)勢,擁有廣闊的應用前景。本文針對高頻高可靠性驅動展開研究,研究PWM波形畸變補償技術,具有重要的理論意義和工程價值。本文開展了以下幾個方面的研究工作:(1)氮化鎵器件的開關速度更快、驅動擊穿電壓更低,相比傳統(tǒng)器件在驅動電路設計中面臨更多挑戰(zhàn)。本文研制了一臺雙脈沖測試平臺,研究驅動芯片的硬件需求,優(yōu)化驅動電路布局,分析開關過程,提高損耗算法精度,最后對選用器件展開動態(tài)特性和開關損耗的測試;(2)在高頻橋式電路中存在占空比畸變問題,傳統(tǒng)前饋型補償方案在高頻下難以實現(xiàn)。選用單周期控制方案實現(xiàn)占空比實時補償,對傳統(tǒng)單周期控制方案進行仿真,分析補償失效模式的原因,提出了基于單周期控制的調制器閉環(huán)方案;(3)基于全橋逆變器,采用模數(shù)結合的方式實現(xiàn)單周期控制方案的驗證,給出了減少單周期控制回路的延時的硬件電路設計方法。研制了一臺270V輸入,115VAC/1200VA輸出的原理樣機,通過仿真和實驗驗證了理論分析和工程設計的可行性。
【圖文】：

基于 GaN 晶體管的高頻全橋逆變器波形補償技術研究電容組和器件盡可能接近地布在同一面上，同時內層加入屏蔽層。這樣在屏蔽層產(chǎn)生的磁場方向與功率回路磁場方向相反，因而功率回路磁場得到抵消起到了減少 LDS干擾的目的。（b）是將電容組和器件放置在相對的兩面上，盡可能在垂直面上，依靠不同面上相反的電流實現(xiàn)磁場自抵消，但是對板厚的要求極高，LDS隨板厚線性增加。（c）是將第一層內層作為功率回路的返回路徑，相較于第一種方法不需要屏蔽層，，相較于第二種方法受板厚的影響較小。因而本文布局時選擇第三種布局方式。

（a）Dmax=0.9，Tdelay=150ns （b）Dmax=0.9，Tdelay=80ns（c）Dmax=0.8，Tdelay=80ns圖 3.13 邏輯電路延時對占空比補償影響仿真結果為了解決以上兩個問題，對原有單周期閉環(huán)控制進行改進，如圖 3.14 所示，增加了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和最大占空比限制，同時對電路延時進行優(yōu)化。具體硬件實施方案將在下一節(jié)中闡述。反相器積分器高速比較器DSP&D/ARS觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器最大占空比限制帶死區(qū)生成的驅動隔離芯片時鐘信號Vgs2Vgs1基準VDS圖 3.14 改進的單周期控制電路設計框圖3.4 單周期控制模擬電路搭建通過分析和仿真搭建單周期控制模擬電路，設計電路框圖如圖 3.14。在高頻條件下，存在以下設計原則：（1）積分器和反相電壓跟隨器有足夠的帶寬處理開關點電壓；
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM464

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本文編號：2601607