基于GaN器件的高效率電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間：2021-09-25 12:07
隨著國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,車(chē)載充電機(jī)技術(shù)發(fā)展為電動(dòng)汽車(chē)的普及起到了重要的推動(dòng)作用,高效率、小型化的車(chē)載充電機(jī)技術(shù)正成為研究熱點(diǎn)�；趩蜗嗉矣霉╇娤到y(tǒng)的車(chē)載充電機(jī),其高效率功率因數(shù)校正、高效率DC-DC變換和整機(jī)小型化是車(chē)載充電機(jī)設(shè)計(jì)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題,目前,車(chē)載充電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中多采用傳統(tǒng)Si MOSFET作為開(kāi)關(guān)管,這限制了車(chē)載充電機(jī)的工作頻率及效率。因此,本文針對(duì)基于新型GaN器件的兩級(jí)式高效率電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電機(jī)進(jìn)行了以下研究�；贕aN器件的兩級(jí)式車(chē)載充電機(jī)由前級(jí)PFC和后級(jí)DC-DC變換器構(gòu)成。前級(jí)PFC變換器設(shè)計(jì)采用基于GaN器件的圖騰柱無(wú)橋PFC電路拓?fù)?以GaN器件作為高頻橋臂開(kāi)關(guān)管解決了采用傳統(tǒng)Si MOSFET開(kāi)關(guān)管無(wú)法使變換器工作在電感電流CCM模式問(wèn)題,提高了變換器的功率等級(jí)。設(shè)計(jì)了以單周期控制芯片IR1150為主控芯片的全硬件控制電路,采用同步整流器型控制方式,實(shí)現(xiàn)了高頻橋臂開(kāi)關(guān)管的同步整流器型互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)控制,使GaN器件在有柵極正向驅(qū)動(dòng)電壓條件下反向?qū)ɡm(xù)流,降低了GaN器件的反向?qū)▔航?進(jìn)一步提高了圖騰柱無(wú)橋PFC的效率。通過(guò)PSIM仿真軟件對(duì)電路拓...
【文章來(lái)源】：遼寧工業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
平面型GaN器件Fig.2.10PlanarGaNdevice
ascade 級(jí)聯(lián)型 GaN FETCascade GaN FET equiv輸入特性實(shí)際上就是 的驅(qū)動(dòng)電平兼容，這 FET 應(yīng)用不便的同時(shí)望的參數(shù)。不過(guò)， 優(yōu)異很多，因此在GaN FET。在柵極與 AlGaN 阻示。當(dāng)柵極電壓為電子層，使漏極到aN 與 GaN 緩沖層GaN FET 進(jìn)入導(dǎo)通
Fig. 2.11 Cascade GaN FET equivalent circuitCascade 級(jí)聯(lián)型 GaN FET 的輸入特性實(shí)際上就是低壓硅 MOSFET 的輸入特性，因此驅(qū)動(dòng)電平與現(xiàn)有的硅 MOSFET 的驅(qū)動(dòng)電平兼容，這是 Cascade 級(jí)聯(lián)型的最大優(yōu)點(diǎn)。但是這種結(jié)構(gòu)在解決常導(dǎo)通型 GaN FET 應(yīng)用不便的同時(shí)也引入了低壓硅 MOSFET 寄生體二極管的反向恢復(fù)特性，這是不希望的參數(shù)。不過(guò)，低壓硅 MOSFET 的寄生二極管反向恢復(fù)特性相對(duì)高壓硅 MOSFET 優(yōu)異很多，因此在一般應(yīng)用條件下是可以接受的，這種結(jié)構(gòu)也構(gòu)成了最初的常關(guān)斷型 GaN FET。（2）增強(qiáng)型 GaN FET增強(qiáng)型 GaN FET 結(jié)構(gòu)是通過(guò)在柵極與 AlGaN 阻擋層之間加入 P-GaN 方式實(shí)現(xiàn)的，增強(qiáng)型 GaN FET 結(jié)構(gòu)如圖 2.12 所示。當(dāng)柵極電壓為零電壓或負(fù)電壓時(shí)，P-GaN 與 GaN緩沖層構(gòu)成勢(shì)壘，阻斷了二維自由電子層，使漏極到源極之間處于阻斷狀態(tài)；當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓高于正向?qū)ㄩ撝禃r(shí)，P-GaN 與 GaN 緩沖層構(gòu)成的勢(shì)壘消失，漏極到源極之間的二維自由電子層導(dǎo)電通道恢復(fù)，GaN FET 進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
本文編號(hào)：3409708
【文章來(lái)源】：遼寧工業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁(yè)數(shù)】：87 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
平面型GaN器件Fig.2.10PlanarGaNdevice
ascade 級(jí)聯(lián)型 GaN FETCascade GaN FET equiv輸入特性實(shí)際上就是 的驅(qū)動(dòng)電平兼容，這 FET 應(yīng)用不便的同時(shí)望的參數(shù)。不過(guò)， 優(yōu)異很多，因此在GaN FET。在柵極與 AlGaN 阻示。當(dāng)柵極電壓為電子層，使漏極到aN 與 GaN 緩沖層GaN FET 進(jìn)入導(dǎo)通
Fig. 2.11 Cascade GaN FET equivalent circuitCascade 級(jí)聯(lián)型 GaN FET 的輸入特性實(shí)際上就是低壓硅 MOSFET 的輸入特性，因此驅(qū)動(dòng)電平與現(xiàn)有的硅 MOSFET 的驅(qū)動(dòng)電平兼容，這是 Cascade 級(jí)聯(lián)型的最大優(yōu)點(diǎn)。但是這種結(jié)構(gòu)在解決常導(dǎo)通型 GaN FET 應(yīng)用不便的同時(shí)也引入了低壓硅 MOSFET 寄生體二極管的反向恢復(fù)特性，這是不希望的參數(shù)。不過(guò)，低壓硅 MOSFET 的寄生二極管反向恢復(fù)特性相對(duì)高壓硅 MOSFET 優(yōu)異很多，因此在一般應(yīng)用條件下是可以接受的，這種結(jié)構(gòu)也構(gòu)成了最初的常關(guān)斷型 GaN FET。（2）增強(qiáng)型 GaN FET增強(qiáng)型 GaN FET 結(jié)構(gòu)是通過(guò)在柵極與 AlGaN 阻擋層之間加入 P-GaN 方式實(shí)現(xiàn)的，增強(qiáng)型 GaN FET 結(jié)構(gòu)如圖 2.12 所示。當(dāng)柵極電壓為零電壓或負(fù)電壓時(shí)，P-GaN 與 GaN緩沖層構(gòu)成勢(shì)壘，阻斷了二維自由電子層，使漏極到源極之間處于阻斷狀態(tài)；當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓高于正向?qū)ㄩ撝禃r(shí)，P-GaN 與 GaN 緩沖層構(gòu)成的勢(shì)壘消失，漏極到源極之間的二維自由電子層導(dǎo)電通道恢復(fù)，GaN FET 進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。
本文編號(hào)：3409708
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