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碳化硅功率器件

開關電源工管理技術

開關電源基礎原理，電源拓撲和相關功率器件的應用

標簽： 開關電源

上傳時間： 2022-04-23

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開關電源的變壓器及電感的設計

幾乎所有電源電路中，都離不開磁性元器件　電感器或變壓器。例如在輸入和輸出端采用電感濾除開關波形的諧波；在諧振變換器中用電感與電容產生諧振以獲得正弦波電壓和電流；在緩沖電路中，用電感限制功率器件電流變化率；在升壓式變換器中，儲能和傳輸能量；有時還用電感限制電路的瞬態電流等。而變壓器用來將兩個系統之間電氣隔離，電壓或阻抗變換，或產生相位移（3 相 Δ—Y 變換），存儲和傳輸能量（反激變壓器），以及電壓和電流檢測（電壓和電流互感器）。可以說磁性元件是電力電子技術最重要的組成部分之一。

標簽： 開關電源變壓器電感

上傳時間： 2022-05-14

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單相全控橋式整流電路的設計

1.1 什么是整流電路整流電路（rectifying circuit）把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成，20世紀70年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離。可以從各種角度對整流電路進行分類，主要的分類方法有：按組成的期間可分為不可控，半控，全控三種；按電路的結構可分為橋式電路和零式電路：按交流輸入相數分為單相電路和多相電路；按變壓器二次側電流的方向是單向還是雙向，又可分為單拍電路和雙拍電路1.2整流電路的發展與應用電力電子器件的發展對電力電子的發展起著決定性的作用，因此不管是整流器還是電力電子技術的發展都是以電力電子器件的發展為綱的，1947年美國貝爾實驗室發明了晶體管，引發了電子技術的一次革命：1957年美國通用公司研制了第一個品閘管，標志著電力電子技術的誕生：70年代后期，以門極可關斷晶閘管（GTO）、電力雙極型晶體管（BJT）和電力場效應晶體管（power-MOSFET）為代表的全控型器件迅速發展，把電力電子技術推上一個全新的階段：80年代后期，以絕緣極雙極型品體管（IGBT）為代表的復合型器件異軍突起，成為了現代電力電子技術的主導器件。另外，采用全控型器件的電路的主要控制方式為PWM脈寬調制式，后來，又把驅動，控制，保護電路和功率器件集成在一起，構成功率集成電路（PIC），隨著全控型電力電子器件的發展，電力電電路的工作頻率也不斷提高。同時。電力電子器件的開關損耗也隨之增大，為了減小開關損耗，軟開關技術便應運而生，零電壓開關（ZVS）和零電流開關（ZCS）把電力電子技術和整流電路的發展推向了新的高潮。

標簽： 整流電路

上傳時間： 2022-06-18

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高級音響電路設計

摘要本文以音響放大系統為研究對象，以電子技術基本理論為基礎，結合當前模擬電子應用技術，對音響放大系統進行了分析和研究，針對現代人群對功放效率的要求和特征，設計出該音響放大系統。音響的音質是音響最重要的環節，由于我國在高級音響的設計上起步較晚，對新技術的開發與應用遠遠落后于國外的發大國家，從放大電路的設計，揚聲器的設計，對音像的還原，降低信噪比，低音的厚重感等等都遠遠超出我國自主產品，但是我國的音響企業已認識到技術的不足，正在加大研發的投入，培養技術人才，努力學習和趕超國外的先進技術。本文對現代高級音響設計的工藝有初步的了解，研究高級音響設計的電路組成，能夠理解電路圖的原理，對新技術、新知識進行研究學習，并將所學用于實踐在現代音有普及中，人們因生活層次、文化習俗、音樂修養、欣賞口味的不同，令對相通電氣指標的音響設備得出不同的評價。所以，就高保真度功放而言，應該達到電氣指標與實際聽音指標的平衡與統一。隨者技術的發展，人民生活水平的提高，人們對音頻技術的功放的效率要求隨之提高。模擬的功率放大器經過了幾十年的發展，在這方面的技術已經相當成熟。正因為這樣，數字功放應運而生。近年來，利用脈寬調劑原理設計的D類功放也進入了音響領域".國外半導體一直專注于研發高性能的放大器與比較器，目前已成功推出一系列型號齊全的運算放大器，其中包含基本的芯片以及特殊應用標準產品（ASSP），以滿足市場上對高精度、高速度、低電壓及低功率放大器的需求。另外國外在數字音頻功率放大器領城進行了二三十年的研究，六十年代中期，日本研制出8bit數字音頻功率發大器。1893年，M.B.Sandler等學者提出D類數字PCM功率發大器的基本結構。主要是圍繞如何將PCM信號轉化為PWM信號。把信號的幅度信號用不同的脈沖寬度來表示。此后，研究的焦點是降低其時鐘頻率，提高音質。隨若數字信號處理（DSP）技術和新型功率器件及應用的發展，開始實用化的16位數字音額功放成為可能。

標簽： 音響電路

上傳時間： 2022-06-18

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超聲波換能器諧振頻率跟蹤方法分析.

超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質，從而產生超聲空化效應，這種空化效應已經在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發生不同的效應，已經在基礎學科研究和工程應用開發都表示出非常廣闊的應用前景[12]。按照超聲波研究內容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業及醫學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。超聲波的產生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現能量的轉換。壓電陶瓷的壓電效應是由它的內部結構引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質在某一恰當的方向施加一定的外力時，會引起內部電極分布狀態發生改變，在介質的相對表面上會出現和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質的現象叫做壓電效應則。相反，若在電介質上某一恰當的方向加上一定強度的外電場時，會引起電介質內部電極分布發生相應的變化，從而產生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質的應變現象叫做逆壓電效應]。功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。20世紀初期超聲波技術開始出現，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發展特別是電子技術的發展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。

標簽： 超聲波換能器

上傳時間： 2022-06-18

上傳用戶：shjgzh
三菱第五代IGBT應用手冊

三菱電機功率器件在工業、電氣化鐵道、辦公自動化、家電產品等多種領域的電力變換及電動機控制中得到廣泛應用。為了真正滿足市場對裝置噪音低、效率高、體積小、重量輕、精度高、功能強、容量大的要求，三菱電機積極致力于新型器件的研究、開發，為人類的節能和環保不斷努力。第5代IGBT和IPM模塊均采用三菱電機第5代IGBT硅片CSTBTIM技術，并具有正溫度系數特征，與傳統的溝槽型構造IGBT相比，降低了集電極一發射極間飽和電壓，從而實現了更低損耗。同時改進了封裝技術，大大減小了模塊內部分布電感。本應用手冊的出版，旨在幫助用戶了解第5代IGBT和IPM模塊的特性和工作原理，更加方便的使用三菱電機的半導體產品。三菱電機謹向所有購買和支持三菱半導體產品的用戶表示誠摯的感謝。1.IGBT模塊的一般認識1.1 NF系列IGBT模塊的特點NF系列IGBT模塊主要具有以下兩大特點：1，采用第5代IGBT硅片在溝槽型IGBT的基礎上增加電荷蓄積層的新結構（CSTBT）改善了關斷損耗（Eoff）和集電極-發射極問飽和電壓VEisat的折衷。插入式組合元胞（PCM）的使用增強了短路承受能力（SCSOA）并降低了柵極電容，從而降低驅動功率。CSTBT:Carrier Stored Trench-Gate Bipolar Transistor載流子存儲式溝槽硼型雙極晶體臂

標簽： igbt

上傳時間： 2022-06-19

上傳用戶：shjgzh
一種基于IGBT的雙管正激軟開關電源的研究與設計

隨著全控型器件（目前主要是功率MOSPET與IGBT）的廣泛使用以及脈寬調制技術的成熟，高頻軟開關電源也獲得了極快地發展。變換電能的電源是以滿足人們使用電源的要求為出發點的，根據不同的使用要求和特點對發出電能的電源再進行一次變換。這種變換是把種形態的電能變換為另一種形態的電能，它可以是交流電和直流電之間的變換，也可以是電壓或電流幅值的變換，或者是交流電的頻率、相位等變換，軟開關電源輸入和輸出都是電能，它屬于變換電能的電源。本論文研究了一種新型雙管正激軟開關DC/DC變換器電路拓撲。主功率器件采用IGBT元件，由功率二極管、電感、電容組成的諧振網絡改善IGBT的開關條件，克服了傳統開關在開通和閉合過程中會產生功率損耗，并且降低開關靈敏性的弊端。該論文對IGBT的軟開關電源進行了總體設計和仿真，最后設計出了一臺輸出電壓為48V、輸出功率為1.5kW、工作頻率為80kHz、諧振頻率為350kHz的開關電源理論模型。

標簽： igbt 開關電源

上傳時間： 2022-06-21

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基于IGBT的150KHZ大功率感應加熱電源的研究

本文以感應加熱電源為研究對象，闡述了感應加熱電源的基本原理及其發展趨勢。對感應加熱電源常用的兩種拓撲結構-電流型逆變器和電壓型逆變器做了比較分析，并分析了感應加熱電源的各種調功方式。在對比幾種功率調節方式的基礎上，得出在整流側調功有利于高頻感應加熱電源頻率和功率的提高的結論，選擇了不控整流加軟斬波器調功的感應加熱電源作為研究對象，針對傳統硬斬波調功式感應加熱電源功率損耗大的缺點，采用軟斬波調功方式，設計了一種零電流開關準諾振變換器ZCS-QRCs（Zero-current-switching-Quasi-resonant）倍頻式串聯振高頻感應加熱電源。介紹了該軟斬波調功器的組成結構及其工作原理，通過仿真和實驗的方法研究了該軟斬波器的性能，從而得出該軟斬波器非常適合大功率高頻感應加熱電源應用場合的結論。同時設計了功率閉環控制系統和PI功率調節器，將感應加熱電源的功率控制問題轉化為Buck斬波器的電壓控制問題。針對目前IGBT器件頻率較低的實際情況，本文提出了一種新的逆變拓撲-通過IGBT的并聯來實現倍頻，從而在保證感應加熱電源大功率的前提下提高了其工作頻率，并在分析其工作原理的基礎上進行了仿真，驗證了理論分析的正確性，達到了預期的效果。另外，本文還設計了數字鎖相環（DPLL），使逆變器始終保持在功率因數近似為1的狀態下工作，實現電源的高效運行。最后，分析并設計了1GBT的緩沖吸收電路。本文第五章設計了一臺150kHz，10KW的倍頻式感應加熱電源實驗樣機，其中斬波器頻率為20kHz，逆變器工作頻率為150kHz（每個IGBT工作頻率為75kHz），控制孩心采用TI公司的TMS320F2812 DSP控制芯片，簡化了系統結構。實驗結果表明，該倍頻式感應加熱電源實現了斬波器和逆變器功率器件的軟開關，有效的減小了開關損耗，并實現了數字化，提高了整機效率。文章給出了整機的結構設計，直流斬波部分控制框圖，逆變控制框圖，驅動電路的設計和保護電路的設計。同時，給出了關鍵電路的仿真和實驗波形。

標簽： igbt 電源

上傳時間： 2022-06-22

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基于IGBT的750kVA三相二極管箝位型三電平通用變流模塊設計

IGBT關斷電壓尖峰是其中的主要問題，解決它的最有效方法是采用疊層母線連接器件。針對二極管籍位型三電平拓撲兩個基本強追換流回路，本文用ANSOFT Q3D軟件比較研究了三類適用于多層母線排的疊層方案，并提出了一種新穎的疊層母線分組連接結構，結合特殊設計的吸收電容布局，減小了各IGBT模塊的關斷過沖，省去阻容吸收電路，并優化了高頻電流在不同電容間的分布，抑制電解電容發熱。通過理論計算與仿真兩種方式計算該設計方案的雜散電感，并用實驗加以證實。本文還設計了大面積一體化水冷散熱器，表面可以貼裝15個功率器件和若干傳感器和平衡電阻，采用水冷方式以迅速帶走滿載運行時開關器件的損耗發熱，并能達到結構緊湊和防爆的效果。在散熱器內部設計了細槽水道結構以避開100多個定位螺孔，同時可以獲得更大的熱交換面積。本文分析了SCALE驅動芯片的兩類器件級短路保護原理，并設計了針對兩類保護動作的閾值測試實驗，以確保每個器件在安全范圍內工作；設計了系統控制和三類系統級保護電路：驅動板和控制板的布局布線經過合理安排能在較強的電磁干擾下正常工作。論文最后，在電抗器、電阻器、異步感應電機等不同類型、各功率等級負載下，對變流模塊進行了測試，并解決了直流中點電壓平衡問題。各實驗證實了設計理論并體現了良好的應用效果。

標簽： igbt 二極管

上傳時間： 2022-06-22

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IGBT在不間斷電源(UPS)中的應用

在UPS中使用的功率器件有雙極型功率品體管、功率 MOSFET、可控硅和IGBT IGBT既有功率MOSFET 易于驅動，控制簡單、開關頻率高的優點，又有功率品體管的導通電壓低，通態電流大的優點、使用 IGBT成為UPS功率設計的首選，只有對 IGBT的特性充分了解和對電路進行可靠性設計，才能發揮 IGBT的優點。本文介紹UPS中的IGBT的應用情況和使用中的注意事項。2.IGBT在UPS中的應用情況絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）是一種MOSFET 與雙極晶體管復合的器件。據東芝公司資料，1200V/100A 的IGBT的導通電阻是同一耐壓規格的功率 MOSFET 的1/10，而開關時間是同規格 GTR的1/10。由于這些優點，IGBT廣泛應用于不間斷電源系統（UPS）的設計中。這種使用 IGBT的在線式UPS具有效率高，抗沖擊能力強、可靠性高的顯著優點。UPS主要有后備式、在線互動式和在線式三種結構。在線式 UPS以其可靠性高，輸出電壓穩定，無中斷時間等顯著優點，廣泛用于通信系統、稅務、金融、證券、電力、鐵路、民航、政府機關的機房中。本文以在線式為介紹對象，UPS中的1GBT的應用。

標簽： igbt 不間斷電源 ups

上傳時間： 2022-06-22

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