摘要 - 紧凑的功率电子电路和开关设备的较高操作温度要求对寄生组件在这些设备中的影响进行分析和验证。通过文献研究了氮化壳效应晶体管(GAN-FET)中发现的漂移机制,并与测量结果有关。极端温度条件下的测量值远远超出了制造商推荐的操作范围。研究了GAN-FET的静态和动态操作中对寄生元件的影响,并以半桥电路的示例与开关模式功率电子电线中的设备损耗有关。在本文中,进行了对温度对电阻,泄漏电流和反向传导的影响的静态操作研究。GAN-FET两种状态之间的动态操作也被解决,并且与开关导管损失的潜在影响有关。使用曲线示踪剂构建了一个热室,以精确测量设备中寄生元件的影响。发现,r ds的增量,i dss,i gss和v sd可以通过文献来证明,并通过测量来验证。增量c oss和降低V gs Th时,将设备暴露于极端温度时。这两个参数对在时间至关重要的高温下设计电路方面给人带来了真正的挑战。尽管温度调节,但发现所研究的GAN-FET具有在极端温度稳定条件下使用的潜力。
无线设备,尤其是移动通信如今非常流行且使用广泛。天线是其中非常重要的部分,它允许无线设备之间无需使用电缆进行数据传输。研究人员一直在尝试改进天线的一些技术特性,例如天线增益、带宽和辐射方向图。本研究设计了一种具有高增益和宽带辐射特性的悬浮贴片寄生天线。在设计的天线中,接地平面和辐射部分之间使用空气代替介电材料。通过在天线的馈电点和辐射部分之间设计阻抗匹配部分来获得高增益和宽带。在本研究中,设计的天线的工作带宽约为 1750-2550 MHz。然而,天线部分的尺寸可以根据波长改变以在 3.6 GHz 和 6 GHz 下工作。矩形阻抗匹配部分的两侧有导电梯形寄生元件。梯形部分和辐射元件之间的薄空气间隙有助于阻抗匹配。使用常用的商业 EM 仿真软件包 HFSS 设计、分析和仿真天线。介绍了天线的详细配置、模拟回波损耗、辐射方向图和增益图。还实现了具有 2GHz 中心频率的天线,并测量了回波损耗 (S11)。引用本文:I. Catalkaya,“用于无线应用的带寄生元件的宽带高增益天线”,《航空航天技术杂志》,第 13 卷,第 1 期,第 121-128 页,2020 年 1 月。Kablosuz Uygulamalar İçin Parazitik Elemanlı Geniş Bantlı Yüksek Kazançlı Bir Anten
摘要 — 关于双有源桥 (DAB) 转换器实现零电压开关 (ZVS) 的研究非常丰富,其中将接口电感分开并放置在变压器两侧是扩展所有开关器件 ZVS 区域的有效方法。然而,由于转换器模型复杂且考虑了寄生元件,传统的分析模型很难在高开关频率 (即 >1MHz) 下精确模拟所提出的转换器。因此,转换器系统可以看作是一个灰箱模型。因此,可以利用人工智能 (AI) 技术在这个灰箱内进行有针对性的优化。在这种情况下,DAB 转换器参数设计中采用了一种具有明确适应度要求的遗传算法。介绍了将 AI 技术应用于转换器参数设计的方法,并通过 1 MHz 氮化镓 (GaN) 基 DAB 转换器原型进行了验证。
图 11 所示的电路描绘了三相逆变器的一条支路;图 12 和 13 显示了 Q1 和 D2 之间电流换向的简化图示。电源电路中从芯片粘合到 PCB 轨道的寄生电感被集中到每个 IGBT 的 LC 和 LE 中。当高端开关打开时,V S1 低于 DC+ 电压,其电压降与电源开关和电路的寄生元件有关。当高端电源开关关闭时,由于连接到 V S1 的电感负载(这些图中未显示负载),负载电流会瞬间流入低端续流二极管。该电流从 DC 总线(连接到 HVIC 的 COM 引脚)流向负载,并在 V S1 和 DC 总线之间产生负电压(即,HVIC 的 COM 引脚的电位高于 VS 引脚)。
2.2。方法论和实验结果,在每个脉冲之间,将重复的短路测试应用于DUT。测试条件为V ds = 600 V,V缓冲区= -5V/+18V和t情况=室温。已经进行了先前的研究[1,3],以估计平均T SCWT(短路承受时间),约5 µs。找到了这段时间,设置了脉冲宽度的70%T SCWT(3.5 µs)的百分比。因此,防止热失控,然后防止了灾难性的排水量故障模式。SC中的所有测试设备仅显示栅极源降解。图2,第一个短电路事件(#Cycle1,蓝线)和最后一个(#Cycle400,红线)中的波形显示。在栅极电流(I G)上观察到的异常效应(电流凸起)可能是由于PCB(印刷板电路)寄生元件引起的电磁干扰以及相关的共同模式电流。
摘要 — 为了更好地预测功率转换器中晶体管的高频开关操作,必须准确评估这些器件的接入元件,如电阻和电感。本文报告了使用 S 参数对氮化镓 (GaN) 封装功率晶体管进行特性分析,以提取源自欧姆接触和封装的寄生效应。在封装晶体管时,使用在 FR4 印刷电路板 (PCB) 上设计的特定测试夹具设置校准技术,以便从测量的参数中获取晶体管平面中的 S 参数。所提出的方法基于改进的“冷 FET”技术和关断状态测量。它应用于市售的增强型 GaN HEMT(高电子迁移率晶体管)。将提取的寄生元件与器件制造商提供的参考值进行比较。还评估了结温对漏极和源极电阻的影响。最后,提出了这些寄生效应的电热模型。
最近,许多文章和论文都大力宣传相移全桥拓扑的性能和优势,这是理所当然的。这种拓扑有效地利用了困扰电源设计人员数十年的那些臭名昭著的寄生元件。这种拓扑使设计人员能够充分利用变压器漏电感、MOSFET 输出电容和 MOSFET 体二极管,从而轻松地提高设计频率。这种拓扑还具有其他优势,例如在恒定开关频率下进行零电压开关,从而大大降低了开关损耗。这足以消除功率 MOSFET 的散热和/或允许使用更便宜的功率器件。降低 EMI 和 RFI 是额外的好处,因为与传统脉冲宽度调制 (PWM) 技术相比,电压和电流开关波形“更干净”,波形边缘切换更柔和。提高频率的能力最终将减小电源的整体尺寸并降低成本。使用此拓扑结构可以实现 1 兆赫及以上的操作。这确实是拓扑结构的重大进步。此设计的要求是全桥配置、辅助谐振操作的附加电感器以及由双二极管整流器和 LC 滤波器组成的输出结构。特殊热基板可能不是
作为转换器的其余部分。设计师必须依靠制造商的设备型号(如果有)。由于其热性能低和电流能力有限,因此长期以来,PCB一直限于低功率转换(通常为10或100瓦,用于消费者的功能)。最近的改进,例如PCB嵌入技术[5],可以在PCB中插入电源设备,或者厚铜层的可用性使PCB对多千瓦范围的转换器的吸引力更具吸引力(3。在[6]中为3 kW,或[7]中的50 kW)。结果,一个完整的转换器(包括电源,控制等)可以仅使用PCB进行互连,并带有裸露的DIES功率半导体设备。此“合理化”组件的一个结果是,有关转换器的所有信息都可以在PCB设计软件[8]中可用:布局的完整说明,材料清单(组件列表)等。从理论上讲,可以使用此信息来生成模型(热,电气等)以自动化的方式。实际上,从PCB设计软件中生成模型并不是一件容易的事:除了上述复杂性问题外,模型准备还需要大量的用户交互。最近,霍夫曼等人。[9]提出了一种解决方案,该解决方案允许用户在PCB中选择导体并自动计算寄生电感,电阻和焦耳加热;该论文的目的是通过快速计算算法以及仅将域仅减少到几个导体,提供“立即的价值量化”。相比之下,我们此处提出的方法旨在为整个PCB生成模型(以更长的计算时间为代价)。一旦完成PCB设计,就计算了每个轨道的寄生元件(电容,电阻,电感及其耦合),并将计算在电路模型中,并插入PCB的所有组件,以构成电路的完整“虚拟原型”。
首先,我们来看看数字信号处理。传统上,航空电子和卫星电源应用与 28v 总线(或 14v 车载总线)相关,而后者又可在需要时转换为低压配电。由于控制系统和有效载荷的数字内容增加(包括可编程阵列和传感器的模拟数字 (ADC 或 DAC) 转换),该领域正在快速增长。新设计继续采用具有更高处理速度的 ASIC,要求用于去耦的多层陶瓷芯片电容器 (MLCC) 具有更低的寄生元件,即低等效串联电阻 (ESR) 和低等效串联电感 (ESL)。越接近核心 ASIC 或可编程阵列,ESL 的控制就越关键。由于电容器是 2 端子设备,因此基本 ESL 特性源自部件的几何形状 - 两个端子有效地定义了信号的电流环路,部件越大,环路越大,因此 ESL 也越大。解决这个问题的基本方法是使用“反向几何”低电感芯片电容器 (LICC),其端接在侧面,而不是部件的末端。在 2:1 纵横比的部件(例如 1206 尺寸)中,使用反向几何版本 0612 可将电感降低 2 倍(通常从 1nH 降低到 500pH),同时保持相同的电容/电压设计和相同的空间。通过使用更小的轮廓部件和更小的环路(0508 代替 0805、0306 代替 0603 等),仍然可以实现更低的电感,但这是以降低电容值为代价的 - 并且 ASIC 工作频率下的电容保持仍然是一项要求。因此,为了实现更快的速度,需要新的组件设计,其中电感组件可以与电容组件分离。有三种方法可以做到这一点 - 通过电感消除、通过非常小的信号环路以及通过最小化与 PCB 接地平面的电感耦合。电感消除的一个很好的例子是数字间电容器 (IDC)。这是一个反向
首先,我们来看看数字信号处理。传统上,航空电子和卫星电源应用与 28v 总线(或车载 14v)相关,而后者又在需要时转换为低压配电。由于控制系统和有效载荷的数字内容增加(包括可编程阵列和传感器的模拟数字 (ADC 或 DAC) 转换),该领域正在快速增长。新设计继续采用具有更高处理速度的 ASICS,要求用于去耦的多层陶瓷芯片电容器 (MLCC) 具有较低的寄生元件,即低等效串联电阻 (ESR) 和低等效串联电感 (ESL)。越接近核心 ASIC 或可编程阵列,ESL 的控制就越关键。由于电容器是 2 端设备,因此基本 ESL 特性来自部件的几何形状 - 两个端子有效地定义了信号的电流环路,部件越大,环路越大,因此 ESL 也越大。解决这个问题的基本方法是使用“反向几何”低电感芯片电容器 (LICC),其端接在侧面而不是部件的末端。在 2:1 长宽比部件(例如 1206 尺寸)中,使用反向几何版本 0612 将在相同电容/电压设计和相同空间占用的情况下将电感降低 2 倍(通常从 1nH 到 500pH)。通过使用较小轮廓的部件和较小的环路(0508 代替 0805、0306 代替 0603 等),仍然可以实现较低的电感,但这是以降低电容值为代价的 – 并且仍然要求在 ASIC 工作频率下保持电容。因此,为了实现更快的速度,需要新的组件设计,其中电感组件可以与电容组件分开。有三种方法可以实现这一点:通过电感消除、通过非常小的信号环路以及通过最小化与 PCB 接地平面的电感耦合。电感消除的一个很好的例子是数字间电容器 (IDC)。这是一种反向