Investigación exhaustiva de técnicas prometedoras para mejorar el reparto de voltaje entre cadenas de MOSFET de SiC, respaldada por validaciones experimentales y de simulación
Autores: Zhao, Weichuan; Ghafoor, Sohrab; Lagerweij, Gijs Willem; Rietveld, Gert; Vaessen, Peter; Niasar, Mohamad Ghaffarian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación exhaustiva de técnicas prometedoras para mejorar el reparto de voltaje entre cadenas de MOSFET de SiC, respaldada por validaciones experimentales y de simulación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Técnicas
Equilibrio de voltaje
MOSFETs
Simulaciones
Experimentos
Controladores de puerta
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 48
Citaciones: Sin citaciones
Este documento revisa de manera exhaustiva varias técnicas que abordan el equilibrio estático y dinámico de voltaje de MOSFETs conectados en serie. La efectividad de estas técnicas fue validada a través de simulaciones y experimentos. Las técnicas de equilibrio dinámico de voltaje incluyen métodos de ajuste de retardo de la señal de compuerta, amortiguadores pasivos, circuitos de sujeción pasiva y soluciones híbridas. Basándose en los resultados experimentales, se investigan las ventajas y desventajas de cada técnica. Combinar el método principal de equilibrio de compuerta con un amortiguador RC, que ha demostrado ser atractivo tanto técnica como comercialmente, proporciona una solución robusta. Si los componentes se clasifican y se agrupan, las técnicas de equilibrio de voltaje pueden no ser necesarias, lo que mejora aún más la viabilidad comercial de los MOSFETs conectados en serie. Una investigación de las topologías de los controladores de compuerta arroja una conclusión crucial: los controladores de compuerta aislados magnéticamente ofrecen una solución simple y rentable para aplicaciones de alta frecuencia (HF) (2.5-50 kHz) por encima de 8 kV con un mayor número de dispositivos en serie. Por debajo de 8 kV, es ventajoso trasladar la barrera de aislamiento desde el CI de control de compuerta hasta un optoacoplador y suministro aislado, lo que permite un diseño simple con componentes disponibles comercialmente.
Descripción
Este documento revisa de manera exhaustiva varias técnicas que abordan el equilibrio estático y dinámico de voltaje de MOSFETs conectados en serie. La efectividad de estas técnicas fue validada a través de simulaciones y experimentos. Las técnicas de equilibrio dinámico de voltaje incluyen métodos de ajuste de retardo de la señal de compuerta, amortiguadores pasivos, circuitos de sujeción pasiva y soluciones híbridas. Basándose en los resultados experimentales, se investigan las ventajas y desventajas de cada técnica. Combinar el método principal de equilibrio de compuerta con un amortiguador RC, que ha demostrado ser atractivo tanto técnica como comercialmente, proporciona una solución robusta. Si los componentes se clasifican y se agrupan, las técnicas de equilibrio de voltaje pueden no ser necesarias, lo que mejora aún más la viabilidad comercial de los MOSFETs conectados en serie. Una investigación de las topologías de los controladores de compuerta arroja una conclusión crucial: los controladores de compuerta aislados magnéticamente ofrecen una solución simple y rentable para aplicaciones de alta frecuencia (HF) (2.5-50 kHz) por encima de 8 kV con un mayor número de dispositivos en serie. Por debajo de 8 kV, es ventajoso trasladar la barrera de aislamiento desde el CI de control de compuerta hasta un optoacoplador y suministro aislado, lo que permite un diseño simple con componentes disponibles comercialmente.