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关键词： 串联并联电动势   内阻   路端电压  

摘要： 闭合电路的欧姆定律是对电路问题的归纳总结,它讨论的是串、并联电路的电流、电压和电阻的分析与计算问题.分析问题时,我们要关注电源的电动势与内阻,熟悉路端电压U与电流I的关系,抓住物理量之间的等量关系,熟练利用该定律进行定性分析或者列式进行定量分析、解答.

关键词： 直流电机   PWM   MOSFET   ARM   μC/OS-Ⅱ   电磁兼容  

摘要： 为了实现对某小微型直流电机的四象限运行及调速控制,设计了一种基于ARM芯片和嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ控制实现的PWM调速控制系统。通过调节PWM信号的占空比,使用开关MOS管控制电路的通断,实现对电机正反转及速度控制。利用比较器和放大器设置保护电路,着重介绍了调速控制系统的工作原理、硬件实现、PWM驱动电路、控制软件设计方法及控制系统的安全保护。系统长期运行结果表明,该PWM调速控制系统具有良好的工作性能,达到了预期的设计目标。

关键词： SiC MOSFET   PSO-BP   寿命预测   数字化  

摘要： 针对目前碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管（SiC MOSFET）实际工况中在线寿命预测难度大的问题，提出了一种基于粒子群BP（PSO-BP）神经网络的SiC MOSFET模块寿命预测数字化实现方法。首先利用导通压降平台提取SiC MOSFET的导通压降作为温敏电参数，建立基于实验数据的结温预测方案；其次利用功率循环加速老化实验平台，提取老化特征数据，建立基于PSO-BP神经网络的寿命预测方案；然后将结温预测方案与寿命预测方案移植到可编程阵列逻辑（FPGA）中，实现SiC MOSFET寿命预测数字化；最后设计电路验证。实验表明，数字化显示的结温与真实结温的误差为4.73℃，与真实寿命次数的误差百分比为0.041，证明所提的寿命预测方法得到了数字化实现，并能够准确地预测SiC MOSFET模块的寿命次数。

关键词： SiC MOSFET   三相全桥逆变器损耗   寄生电感   寄生电容  

摘要： 忽略开关过程中SiC MOSFET寄生电容和电感的损耗和导通过程中占空比变化导致的导通损耗会降低三相全桥逆变器的损耗计算精度。为了解决上述问题，提出了一种考虑寄生电容、电感的SiC MOSFET物理模型，通过数据手册分段取值和振荡法获得寄生电容和电感，计算了开关过程中寄生电感和电容产生的损耗，推导出在空间矢量脉宽调制（SVPWM）下的平均导通损耗公式，得到三相全桥损耗。最后在基于SiC MOSFET 的永磁同步电机控制系统上进行实验，分析了PWM频率对三相全桥损耗的影响，验证了SiC MOSFET物理模型参数的准确性，且基于SiC MOSFET物理模型的损耗计算方法能提高逆变器的损耗计算精度。

关键词： SiC功率器件   场效应晶体管   电子辐照   动态特性  

摘要： 针对SiC功率场效应晶体管在太空、核工业等高能粒子辐照环境下应用时的老化失效问题,以1200 V SiC MOSFET器件为对象,研究了电子辐照对SiC MOSFET器件动态特性影响及机理。在10 MeV电子束下对SiC MOSFET器件进行200 kGy剂量的辐照;然后,采用双脉冲测试电路对SiC MOSFET器件进行开关测试,并提取开关速度以及开关瞬态能量损耗等参数;接着对器件进行静态特性测试得到器件的阈值电压、栅极电阻、寄生电容等参数;最后,对比辐照与未辐照器件动态和静态特性参数变化分析电子辐照对SiC MOSFET器件动态特性影响机理。分析结果表明:在漏极电压800 V、漏极电流15 A、栅极外接电阻200Ω的测试条件下,辐照后器件开启延迟时间减小11.6 ns,开启瞬态能量损耗减小0.18μJ,关断延迟时间增大48.4 ns,关断瞬态能量损耗增大0.11μJ。结合器件静态特性参数分析发现:辐照后氧化层中正固定电荷增加7.14×10^(11)cm^(-2),器件阈值电压减小1.5 V;电子辐照在氧化层中电离产生电子空穴对,氧化层陷阱捕获空穴形成带正电的固定电荷,使得器件阈值电压减小,这是导致器件在电子辐照后开启速度变快,关断速度变慢的主要原因。该研究结果可为SiC功率器件在辐照环境中的应用以及制造厂商提高SiC MOSFET在辐照环境中的可靠性提供一定的参考。

关键词： 开关电源   BJT   MOSFET   NPN晶体管   双极性   反激式电源   高电压   低功耗  

摘要： MOSFET已经是是开关电源领域的主力器件。但在一些实例中,与MOSFET相比,双极性结式晶体管(BJT)可能仍然会有一定的优势。特别是在离线电源中,成本和高电压(大于1kV)是使用BJT而非MOSFET的两大理由。在低功耗(3W及以下)反激式电源中,很难在成本上击败BJT。大批量购买时,一个13003 NPN晶体管价格可低至0.03美元。

关键词： 碳化硅金属氧化物半导体场效应管   电压尖峰和振荡   串扰   有源驱动   电磁干扰  

摘要： 碳化硅金属氧化物半导体场效应管(silicon carbide metal oxide semiconductor field effect transistor,SiC MOSFET)以其低开关损耗、高工作频率、高开关速度等优点越来越广泛地应用于各类电力电子变换器。然而,电路中寄生电感的存在、过高的开关频率和速度,会使得SiC MOSFET在关断瞬态产生漏极电压尖峰和振荡,严重情况下可造成雪崩击穿;并且加剧栅极电压的串扰(crosstalk)现象。上述问题不仅对半导体器件的安全运行构成威胁,而且会恶化电力电子变换器的高频电磁干扰问题。为此,文中首先分析SiC MOSFET关断过程瞬态电压尖峰和振荡以及串扰的形成机理,并在此基础上提出一种基于dv/dt检测的提升SiC MOSFET关断性能和栅极电压稳定性的有源驱动电路。该驱动电路通过检测关断过程中漏极电压上升的斜率,在漏极电流下降阶段抬升栅极电压,从而抑制漏极电压尖峰和振荡;在串扰发生阶段构造低阻抗回路来有效抑制栅极的串扰尖峰。实验结果表明,所提有源驱动电路不仅能够有效抑制SiC MOSFET关断过程漏极电压的尖峰和高频振荡,而且能够有效抑制栅极串扰的正负向电压尖峰。因此,所提出的有源驱动电路可以有效抑制电力电子变换器的高频电磁干扰,提升其电磁兼容性能。

关键词： 微型项目式学习   问题链   教学实践  

摘要： 微型项目式学习是在保留项目式学习优势的基础上,将学科核心知识设计成微型项目,以便能更好地融入常规物理教学中。本文以“闭合电路的欧姆定律”为例,以“小灯泡为什么不亮”项目实验为载体,通过创设思维化、逻辑化的“问题链”,以问题解决和微项目任务的完成达成教学目标,进一步提升学生的学科核心素养。

关键词： 碳化硅MOSFET   硅IGBT   串联短路  

摘要： 针对因器件击穿、控制失效等问题导致的串联短路现象,基于半桥结构分析了SiC MOSFET及Si IGBT不同的串联短路动态分压特性。同时,结合开关过程中电压、电流的变化分析串联短路分压原理,并在输出特性曲线上标注器件的分压路径。实验结果表明,驱动电压、负载电流、母线电压等外部驱动参数对两种器件串联短路分压特性的影响不同,其中反向负载电流改变了串联短路的分压趋势且对串联短路特性影响最大。充分认识器件的串联短路机理对改进短路保护具有现实意义。