強(qiáng)流重離子加速器裝置（High Intensity Heavy-ion Accelerator Facility,HIAF）是由中國科學(xué)院近代物理研究所提出的“十二五”國家重大科學(xué)工程項(xiàng)目之一。加速器裝置的束流質(zhì)量與加速器電源性能密不可分,電流穩(wěn)定度、低電流紋波、高效率等指標(biāo)都將直接影響磁鐵磁場的各項(xiàng)指標(biāo),進(jìn)而影響加速器束流的性能指標(biāo)。功率開關(guān)器件作為電源的核心器件之一,在電源輸出性能方面起到較大的影響作用。與硅（Silicon,Si）功率開關(guān)器件相比,第三代半導(dǎo)體開關(guān)器件碳化硅金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Silicon Carbide Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,SiC MOSFET）具有更高的禁帶寬度、更高的臨界擊穿場強(qiáng)、更小的電阻率以及更快的電子飽和漂移速度,能夠更好地適應(yīng)高溫、高壓、高頻率條件下的工作。設(shè)計(jì)功率等級相同的開關(guān)電源,采用SiC MOSFET開關(guān)器件能讓電源工作在更高的開關(guān)頻率。開關(guān)頻率的提升,不僅能夠有效地減小電路中變壓器與濾波電容電感的體積,提高功率密度,還能減小輸出電流紋波,提高電源... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

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【學(xué)位級別】：碩士

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SIC1182K驅(qū)動芯片圖

第2章SiCMOSFET驅(qū)動電路13芯片提供更強(qiáng)的電氣隔離，具有9.5mm的爬電距離和間隙，將控制與輸出部分完全隔離。芯片峰值電流輸出為±8A，能夠驅(qū)動額定電流值高達(dá)600A的功率器件，最高可達(dá)150kHz的開關(guān)頻率能夠滿足SiCMOSFET的高頻工作需求。芯片引腳結(jié)構(gòu)圖如圖2.1所示，結(jié)構(gòu)示意框圖如圖2.2所示。圖2.1SIC1182K驅(qū)動芯片圖Figure2.1SIC1182Kdriverchipdiagram圖2.2驅(qū)動芯片圖結(jié)構(gòu)示意圖Figure2.2Schematicdiagramofdriverchipstructure圖中各引腳的功能簡要描述如表2.2所示：表2.2驅(qū)動芯片引腳說明Table2.2Descriptionofdriverchippins引腳名（序號）引腳類別功能VCC引腳（1）GND引腳（3-6）IN引腳（7）連接一次側(cè)電源連接一次側(cè)的地邏輯控制信號輸入引腳供電于驅(qū)動芯片提供一次側(cè)地參考電位接收PWM控制信號

第2章SiCMOSFET驅(qū)動電路15圖2.3驅(qū)動電路原理圖Figure2.3Schematicofthedrivercircuit驅(qū)動電路核心控制部分由一塊高度集成的SIC1182K驅(qū)動芯片構(gòu)成。采用分立元件搭建的SiCMOSFET驅(qū)動電路可靠性較低，抗干擾能力較差，不易達(dá)成較高的開關(guān)頻率。與使用分立元件搭建的驅(qū)動電路相比，該驅(qū)動電路可以排布在更小的PCB（PrintedCircuitBoard）板塊上，有著更加合理的線路結(jié)構(gòu)，且驅(qū)動電路中參數(shù)一致性好，相對能耗孝故障率低。并且僅需使用單臺單極性20V電源，驅(qū)動電路便可輸出+15V和-5V的柵極驅(qū)動電壓，不需要引入其他電路結(jié)構(gòu)或者使用多臺電源。該驅(qū)動電路的-5V關(guān)斷電壓，能夠保證SiCMOSFET快速關(guān)斷，同時(shí)避免同橋臂開關(guān)器件通斷所帶來的串?dāng)_問題。2.3.2驅(qū)動電路電源驅(qū)動電路需要兩個電源供電，芯片引腳如圖2.4所示。其一為一次側(cè)的5V供電電源VCC，該電源以GND引腳為參考電位，用以驅(qū)動芯片的邏輯判斷處理以及與二次側(cè)的通信；其二為二次側(cè)的20V單極性電源VTOT，該電源連接于VISO和COM之間。驅(qū)動電路對電源有欠壓監(jiān)控保護(hù)，當(dāng)電源VCC的電壓值小于4.15V或者電源VTOT的電壓值小于12.35V時(shí)，驅(qū)動芯片會控制驅(qū)動電路停止工作，直到電源VCC與電源VTOT的電壓值分別恢復(fù)到4.3V與12.85V以上，驅(qū)動電路重新工作。


本文編號：3133672