半导体二极管

稳压二极管是一种用特殊工艺制作的面结型半导体二极管,它有两个电极(即正极和负极),其外形与普通整流二极管没有什么两样。众所周知,普通二极管的反向电流随着反向电压的增加而逐渐增加,当达到击穿电压时,二极管将击穿损坏。而稳压二极管则不同,稳压二极管的伏安特性如图4-1所示。     

一种新颖的零电压零电流开关PWM三电平直流变换器

提出一种新颖的零电压零电流开关PWM三电平直流变换器 ,它是在基本的三电平直流变换器的变压器一次侧串入一个阻断电容 ,使一次电流在零状态时减小到零。为了使一次电流在零状态时减小到零后不再反方向流动 ,在两个滞后管中分别串入一个二极管。该变换器可以实现超前管的零电压开关和滞后管的零电流开关。由于在零状态中一次电流为零 ,减小了通态损耗 ,因此可以提高变换效率。本文分析该变换器的工作原理 ,讨论它的参数设计 ,并给出实验结果     

基于Sepic无桥有源功率因数校正变换器研究

采用无桥技术取代了传统功率因数开关校正(PFC)电路前端的整流桥,构建了一种新型的无桥Sepic-PFC电路.在开关开通过程中,输入电流仅流过一个二极管,有效地减小了导通过程中能量的消耗.电路工作在电流断续模态,减小了输入电路的电磁干扰,同时使得开关管软启动和二极管零电流关断,减小了开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损...     

二极管加电流互感器箝位的移相全桥DC-DC变换器

二极管箝位的移相全桥变换器工作在电感电流断续模式(DCM)时,箝位二极管工作在硬关断状态,极易损坏,严重影响系统的可靠性。本文分析了该变换器的工作原理,提出了二极管加电流互感器箝位的移相全桥变换器,该变换器能够有效地减小箝位二极管的导通时间,使其能够自然关断。本文详细分析了该变换器的工作原理,给出主要参数的设计方法,并通过实验验证了原理分析的正确性。     

槽型SiC MPS二极管的优化设计

提出一种具有低反向泄漏电流和低导通电阻的SiC MPS二极管,它利用刻槽注入P区的方法突破SiC中P型离子注入深度的限制,同时采用一种新型非均匀原胞拓扑结构提高单极电流。阻断时,槽底注入的P区对肖特基结电场起到更好的屏蔽作用,减小器件反向漏电流;开态时,增大的肖特基结面积使得器件导通电阻减小。     

二极管的非线性补偿

对交流小电流、小电压的测量常用二极管整流后测直流而获得,这时二极管的非线性是我们不希望的。这里介绍一种非线性补偿的方案,通过与二极管串联的分压器,可以获得很小的非线性,还可以自动补偿温度变化。     

加复位绕组的零电压开关PWM全桥变换器

在全桥变换器中引入谐振电感和钳位二极管,可以使开关管在较宽的负载范围内实现零电压开关,并且消除输出整流二极管上的电压尖峰.当钳位二极管导通时,谐振电感被短路,电流保持不变,在开关管和钳位二极管中产生较大的导通损耗,而且如果滤波电感较大,钳位二极管有可能无法自然关断,从而产生较大的反向恢复损耗.在全桥变换器中增加一个复位绕组与谐振电感串联,当钳位二极管导通时,利用复位绕组电压使谐振电感电流快速下降,使钳位二极管电流快速减小到零.复位绕组的引入,不仅减小了谐振电感、开关管和钳位二极管的导通损耗,而且使钳位二极管可靠关断,避免了反向恢复.本文详细分析了加复位绕组全桥变换器的工作原理,并讨论变压器绕组匝比的选择,最后进行实验验证,并给出实验结果.     

二极管加电流互感器箝位的移相全桥DC/DC变换器

二极管箝位的移相全桥变换器工作在电感电流断续模式时,箝位二极管工作在硬关断状态,极易损坏,严重影响系统的可靠性。该文分析了该变换器的工作原理,提出二极管加电流互感器箝位的移相全桥变换器,该变换器能够有效地减小箝位二极管的导通时间,使其能够自然关断。详细分析了所提变换器的工作原理,给出主要参数的设计方法,并通过实验验证了原理分析的正确性。     

局部阴影条件下光伏阵列旁路二极管和阻塞二极管的影响和作用

本文通过分析局部阴影条件下,光伏阵列旁路二极管和阻断二极管对其输出特性的不同影响,区别出旁路和阻断二极管减小功率失配损失的效果。采用适用于建立局部阴影条件下光伏阵列电路模型的Matlab自带solar cell双二极管电路模型,代替构建复杂的数学模型。仿真试验验证了光伏电池短路电流随辐照度线性变化,旁路二极管不同配置方式对应光伏阵列输出特性变化明显,光伏电池开路电压随辐照度非线性变化且变化范围更小,阻塞二极管配置前后对应输出特性变化小。     

高效率CLL谐振变换器的分析与设计

阐述了CLL谐振变换器的工作原理,该变换器能在全负载范围内实现开关管的零电压开关(ZVS)和次级整流二极管的零电流开关(ZCS),降低了开关管的开关损耗,消除了二极管的反向恢复损耗。与传统LLC谐振变换器相比,CLL谐振电路网络中并联谐振电感上的电压随负载减小而减小,流过并联谐振电感上的电流也因此减小,从而减小了轻载时的环流损耗,改善了轻载效率。采用基波近似(FHA)分析方法分析CLL谐振变换器,得到该变换器的直流增益特性,并给出变换器关键参数的设计原则。通过实验验证了理论分析的正确性。     

无损软开关无桥Boost PFC变换器的研究

针对无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器在高频工作时功率器件开关损耗大、电压电流应力高,提出了一种无源无损软开关Semi-bridgeless Boost PFC变换器,用于实现开关管和功率二极管的软开关,减小二极管反向恢复电流造成的电压尖峰,有效提高转换效率。详细分析了该软开关无桥Boost PFC变换器的工作原理,制作实验样机对电路的有效性进行了验证,实验结果表明所提软开关无桥变换器能有效减小开关损耗,降低元器件的电压电流应力和电磁干扰,效率高于硬开关无桥Boost PFC变换器。     

从预定值上测量电流差或电压差的电桥线路

发展了一种采用齐纳二极管的电桥线路,它可以从一预定的电压电流值上测量微小的变化。线路的特点是增加了包括整个电流量限的电表灵敏度,并且比平衡电桥或电位差计更便于使用。推出了设计方程组并概述了电流和电压差测量电桥的设计步骤,同时对电流变化测量线路作了典型计算。建立并测试了类似于典型计算中的电桥。对于460±5毫安的设计范围,该测试线路显示出电表电流随输入电流变化的非线性小于百分之一。这个偏移是较大电流测试时齐纳二极管或电阻的轻微发热所引起的。但是由于在测试线路中所采用的二极管的功率容量比最初企图采用的一种类型要小些,所以该偏移并不被考虑为重大的问题。     

ZVS PWM全桥变换器中钳位二极管电流复位方法研究

在全桥变换器中引入谐振电感和钳位二极管,可以使开关管在较宽的负载范围内实现零电压开关,并且消除输出整流二极管上的电压尖峰。在重载情况下,当钳位二极管导通时,谐振电感被短路,其电流保持不变,在开关管和钳位二极管中产生较大的导通损耗;而当负载减轻至一定程度时,钳位二极管工作在硬关断状态,不但产生较大的反向恢复损耗,甚至会损坏钳位二极管。本文首先详细分析该变换器在轻载情况下的工作原理,提出三种钳位二极管电流的复位方式,相应分析现有的几种钳位二极管电流复位方法的优缺点,并提出加辅助变压器的ZVS PWM全桥变换器。利用引入的辅助变压器,在任意负载下均可以使钳位二极管电流快速复位到零,不但可以减小变换器原边的导通损耗,提高变换效率,同时还可避免钳位二极管的硬关断,提高变换器的可靠性。本文详细分析了加辅助变压器的ZVS PWM全桥变换器的工作原理,并讨论辅助变压器的设计,最后进行实验验证,并给出实验结果。     

非对称阳极结构的半超结功率二极管

通过将功率二极管改变为非对称阳极结构及优化超结深宽比等参数来提升器件的性能。分析了其动态特性和静态特性变化规律。结果表明深宽比由1.3增大到6.6时,反向恢复峰值电流减小10%左右;在适当调整阳极区掺杂浓度后,其反向恢复时间缩短30%,反向恢复峰值电流减小20%。在同等工艺参数下,击穿电压提升约60%。此外,动态特性和击穿电压的提升对二极管的正向导通特性几乎没有影响。     

一种用耦合电感实现零电压零电流开关的移相全桥变换器

在高压大功率场合,通常用IGBT作为开关器件。由于其关断的电流拖尾现象,IGBT零电流关断能有效减小开关损耗。提出一种新型移相全桥零电压零电流开关(ZVZCS)方案,通过1个双绕组的耦合电感和2个二极管实现滞后臂开关管在宽负载范围的零电流关断(ZCS)。所增加的二极管可以实现软开关,耦合电感的漏感并不会对增加的二极管产生附加的电压应力。为减小耦合电感的励磁电流对ZCS的影响,通过在所增加的2个二极管上各并联一个小电容,在不增大耦合电感尺寸的条件下增加复位电压的作用时间,保证滞后臂开关管的ZCS。在理论分析的基础上进行了计算机仿真,并设计了一台开关频率为68 k Hz、输出为100 V/10 A的样机进行实验验证。仿真和实验结果证明了所提方案的有效性。     

无刷励磁同步发电机旋转整流器故障的理论分析

无刷励磁同步发电机的旋转整流器是由6个旋转二极管和6个熔断器组成的全波整流桥(图1)。在故障情况下熔断器断开时发电机磁场电流将减少,为使其恢复到额定值,自动电压调节器即自动增大励磁机磁场电流,使熔断器尚完好的支路电流(励磁机线电流和二极管电流)增大。现将各支路电流的变化情况(为简化仅讨论理想状态)分析如下。     

对《万用表的欧姆中心会影响到电阻法测IC》一文的补充

读了2002年2期P43页关于《万用表的欧姆中心会影响到电阻法测IC》一文,笔者认为,有必要说明及补充一些该文未涉及到的一些东西。二极管及三极管等半导体器件属于非线性器件。正向电流越大,其正向电阻越小,但二者并不成反比关系。当R×10Ω档的综合内阻(即该表欧姆中心值×倍率)较大时,向被测二极管提供的正向电流就小些,所以测出的正向电阻就大些。若综合内阻较小,向被测二极管提供的正向电流就大些,所以测出的正向电阻就小一些。笔者认为,用万用表测量IC引脚的在路或不在路     

一种新颖的零电流转换Boost变换器分析

提出了一种新的零电流转换Boost变换器,通过在电路中增加一个辅助电路运用简单的控制策略。实现了变流器主管和辅管的零电流转换,主管和辅管的电流应力较传统的改进型零电流转换开关电路有明显减小,有效地减小了导通损耗,同时也实现了输出二极管的软换流,解决了二极管反向恢复的问题,效率明显提高,详细分析了该变流器的工作原理,然后通过Saber仿真验证该模型。     

一种航天用Weinberg拓扑软开关变换器

此处针对传统Weinberg拓扑开关管应力大、整流二极管反向电压尖峰大的问题,在传统Weinberg拓扑基础上,添加辅助电感、辅助电容、二极管实现金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)零电压开通、二极管零电流关断,提出一种新型航天用Weinberg软开关变换器.详细分析了该软开关变换器工作原理,搭建了一台输入电压68～79 V,输出电压102～103 V,额定输出功率1000W,开关频率50 kHz的原理样机.实验表明,该变换器可以有效降低MOSFET电应力,在额定工况下,将其MOSFET开通时4A电流尖峰降低至零,降低整流二极管反向电压尖峰,将其反向电压尖峰从135 V减小至10 V,减小母线电压纹波,有效提高电源可靠性,验证了Weinberg软开关拓扑理论的正确性.     

双降压全桥并网逆变器

提出一种双降压全桥并网逆变器.该逆变器采用滞环电流控制和单极性调制方式.与双极性调制相比,减小了输出滤波器的体积和重量.独立续流二极管代替开关管的体二极管续流,减小了二极管的反向恢复损耗.一半功率管只在半个工频周期内高频开关,其它功率管为工频且零电流开关,因此,减小了开关损耗.阐述该逆变器的工作原理.仿真和实验结果验证了理论分析,并符合IEEE929-2000标准要求.