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暑假已接近尾聲，科研搬磚是沒有假期的，對于學習電力電子的我來說，待在實驗室的時間>宿舍時間>其他時間。作為一個電氣工程的學生，怎么就選擇了電力電子這個方向呢？個人覺得電力電子可以運用電路、模電、數(shù)學、C語言、DSP等一系列本科所學習的課程，運用所學知識實現(xiàn)自己的想法是一件非常有意義的事情。本科覺得只要找一份滿意的工作就可以了，現(xiàn)實比較殘酷，學校學習的很多課程，到了工作崗位能靈活應用的卻少之又少。剛工作那一會兒，還沒有行業(yè)這個概念，也不知道自己能干什么？會干什么？和想干什么？可以說很迷茫！經(jīng)過幾個多月的工作和思考完成了LLC電源設計，同時，順利的完成了畢業(yè)設計，最后選擇了離職。到此為止，可以說對電力電子這門學科有了一點點認識，也可以說已經(jīng)慢慢地入門了。
由于個人知識有限，對電力電子方向也不了解，沒有前輩指導，所以自己開啟了探索之路。目前寬禁帶半導體技術尚未成熟，可以說具有一定的研究價值，所以我就開始寬禁帶器件應用相關的研究，查閱相關論文，結合自己所學知識的理解，進入了狀態(tài)，相繼完成了新電路的提出、仿真驗證、參數(shù)計算、樣機設計、實驗調(diào)試等步驟，下面進行獨家分享。
目錄
0 寬禁帶半導體
1 實戰(zhàn)紀實
2 相關參考
3 專題推薦
0 寬禁帶半導體
寬禁帶半導體一般都具有比硅高得多的臨界雪崩擊穿電場強度和載流子飽和漂移速度、較高的熱導率和相差不大的載流子遷移率，因此，基于寬禁帶半導體材料(如碳化硅)的電力電子器件將具有比硅器件高得多的耐受高電壓的能力、低得多的通態(tài)電阻、更好的導熱性能和熱穩(wěn)定性以及更強的耐受高溫和射線輻射的能力，許多方面的性能都是成數(shù)量級地提高。但是，寬禁帶半導體器件的發(fā)展一直受制于材料的提煉、制造以及隨后半導體制造工藝的困難。氮化鎵的半導體制造工藝自20世紀90年代以來也有所突破，因而也己可以在其他材料襯底的基礎上實旋加工工藝制造相應的器件。由于氮化鎵器件具有比碳化硅器件更好的高頻特性而較受關注。
學習書籍
[1] 氮化鎵功率晶體管——器件、電路與應用
[2] 碳化硅電力電子器件原理與應用
[3] 氮化鎵電力電子器件原理與應用
1 實戰(zhàn)紀實
碳化硅器件需要負壓保證器件的可靠關斷。高頻應用領域對器件的驅動電路提出了新的要求，市面上也可以買到成熟的驅動電路或是集成驅動的器件，但是由于技術不太成熟，產(chǎn)品的可選擇范圍有限，實際中分立器件驅動占絕大多數(shù)，所以驅動電路的研究具有很大的價值。
高頻驅動電路對寄生參數(shù)非常敏感，所以在設計中需要著重考慮。通常情況下，驅動電路采用互補輸出方式來驅動，如圖1所示。在考慮寄生參數(shù)的情況下，對電路進行等效，可以等效為電路中的RLC串聯(lián)電路，接下來就可以運用數(shù)學知識和電路進行分析。
圖1 傳統(tǒng)驅動電路
目前也有學者提出了高頻諧振驅動電路，如圖2所示。該電路中的開關管可以實現(xiàn)軟開關，減小了高頻驅動電路的功率損耗。
圖2 諧振驅動電路
基于前輩們經(jīng)驗，本人思考了一種使用單電源供電的帶負壓的驅動電路，采用脈沖驅動，開關管也可以實現(xiàn)軟開關，降低功率損耗。電路如圖3所示。
圖3 帶負壓驅動電路
基于圖3，通過仿真軟件，驗證提出的電路原理可行性，下面給出500kHz頻率下，電路的仿真結果,，驅動波形如圖4所示。
圖4 驅動電流和MOS柵極波形
通過軟件仿真驗證了電路的可行性，接線來就是電路設計、參數(shù)計算、PCB layout和調(diào)試等工作。實物如圖5所示，最后制作了500kHz Boost變換器。
圖5 調(diào)試
柵極波形測試結果如圖6所示。
圖6 測試柵極波形
500kHz頻率下，參數(shù)無優(yōu)化時，經(jīng)過估算MOS驅動模塊的的功耗約為4W，24V輸入48V輸出情況下，效率約為93%。
調(diào)試過程中也遇到了不少問題，例如：輔助MOS管驅動波形不正常（驅動IC故障）；主MOS管柵極驅動無負壓（電容取值不合理）、柵極驅動尖峰大（驅動電阻不合理，主要通過分析二階電路特性解決）等問題，不斷地思考與探索下，最終均解決。
2 相關參考
[1] A Resonant Gate Driver for Silicon Carbide MOSFETs.
[2] A Multi-resonant Gate Driver forVery-High-Frequency (VHF) Resonant Converters.
[3] A Comparison Review of the Resonant GateDriver in the Silicon MOSFET and theGaN Transistor Application.
3 專題推薦
PE實用技術（點擊鏈接即可閱讀全文）
本專題主要記錄了在實際調(diào)試中所遇到的問題和解決方法。歡迎讀者朋友收藏和分享。
從零玩轉LLC電源設計專題（點擊鏈接即可閱讀全文）
本專題為原創(chuàng)內(nèi)容，記錄了本人入門電源的第一個作品，雖說文章內(nèi)容不是最優(yōu)秀的，但個人覺得對想學習的朋友來說是個很好的參考，畢竟全網(wǎng)也找不到這樣全面的免費資料。該主要講述了LLC電源的工作原理、設計方法、理論公式推導方法、建模和樣機設計等。內(nèi)容可以說很全面。推薦給想學習LLC電源的朋友參考，也歡迎讀者在對應章節(jié)進行討論，或分享、轉發(fā)。
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