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一体成型电感的主动均流方法

作者: 发布时间:2020-08-10 15:02:53点击:1513

一体成型电感为了适应大功率变流的应用场景,多SiC MOSFET并联是一种有效的解决方案,在电动汽车电机控制器等电力电子系统中,具有广泛的应用前景。然而,SiC MOSFET器件的静态参数具有分散性,功率回路的寄生参数具有不对称性,以及器件的工作结温存在差异性,都导致并联器件之间的电流应力会出现不均衡现象。就此给出了一种基于一体成型电感的主动均流方法,将多个共用磁芯的耦合线圈串联接入各个器件支路,利用磁通约束,实现各支路的电流平衡。

在建立数学模型的基础上,从器件参数、外围电路、结温三个方面,分析了并联器件静态和动态电流不均衡的现象,及其影响因素。然后,建立了一体成型电感的数学模型,得到了一体成型电感实现静态和动态均流的数学物理机理,并给出了其设计方法。最后,利用实验结果验证了一体成型电感在SiC MOSFET并联均流方面的有效性,将电流不平衡度从16%降低到2%以内。


提出了一种基于负阻退化技术的2.4 GHz高线性亚阈值混频器,该混频器相对于传统结构而言,增加了两个交叉耦合电容。由于该结构的内部负阻退化技术抵消了寄生电容,因而降低了寄生电容对增益和线性度的影响,改善了增益和线性度。采用基于Volterra级数的小信号模型,分析交叉耦合电容对于输入三阶交调点IIP3和增益的影响。分析表明该方法确实能够改善IIP3性能。采用TSMC 0.13μm CMOS工艺进行设计并流片,该芯片大小为0.22 mm×0.2 mm。芯片测试结果表明,该混频器在2.1 mW功耗的情况下,获得了13.4 dB的增益,并且IIP3高达5.4 dBm。


电感在现代电子电路中应用广泛,大量的存在于滤波、耦合、振荡等电路中,因此如果可以准确地测量电感的值具有重大的意义;现今,电感的测量大部分是用电桥法,高精度的电桥测试仪器是比较昂贵的;通过对电感的特点,以及现有的测量方式进行了研究,设计了一种高精度、低成本的电感测试仪;该仪器采用具有不同电流值的恒流源反复对电感进行正反向充电,然后根据检测的不同电流值下的放电时间求取电感值取其平均值,最后得出待测的电感值;完成了恒流源充放电电路、电源电路、开关充放电电路、检测电路以及控制电路的设计;该装置的电感测量误差在±5%以内,具有灵敏度高,响应速度快、成本低等特点,具有广泛的应用意义。


一体成型电感将开关电感引入基本Sepic变换器,同时对变换器中所有电感进行磁集成以减小电感电流纹波或提高电压增益,同时减少磁性元器件的数量,提高变换器功率密度。分析了变换器工作模态,获得了变换器电压增益表达式;分析了变换器电感电流纹波与磁集成耦合系数的数学关系,给出了电感耦合系数设计准则;分析了变换器动态响应和开关管电压应力,给出耦合系数与动态响应的关系;制作了实验样机,验证了理论分析结果。



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