雙脈沖仿真測試(LTspice搭建)


1.雙脈沖測試原理

        很多博主已經發布了大量有關雙脈沖測試的意義、雙脈沖測試原理等,顧在此不在贅訴,如有需要的小伙伴可以點這里。以下重點介紹在LTspice中雙脈沖電路的搭建可能遇到的問題

2.搭建雙脈沖測試

                                                                                                                                                                                                圖1   雙面測試電路圖

  此次仿真中選擇CREE公司器件,其中MOSFET型號為:CPM2-1200-0080B(SiC),二極管型號為:CPW41200S010B(SiC)。

  在電路圖中共有三個電壓測試點分別是:out-1,out-2,out-3。

  U1(SiC MOSFET)柵極加-15V電壓保證此管處於關斷狀態。

  電壓源 v4、v5(25V)為 U1、 U2(SiC MOSFET)提供25℃的結溫。(根據實際需要,大家可以設置不同的電壓值,來測試不同結溫度下管子的情況)

 根據原理可知U2(下MOSFET) 源極電流IC在雙脈沖測試中最大電流Imax =(Udc / L)* ( t1 + t3 ) = (1200V / 50µH)* 2µS 

根據實驗經驗:t1: t2 : t= 10  : 1 :(2~5例如:額定電流為120A的模塊,時間一般設定為12ns  /  1ns  /  2ns

  在本次仿真中,門極電阻設置為20Ω(小伙伴們可以自行調試,一般初始值設為10Ω)。

3. 波形圖

(1)脈沖信號

 圖2  雙脈沖波形

 

   圖2是電壓源V2產生的脈沖波形(測試點為out-1),其幅值為15V, 占空比50%,周期為2µs

 (2)柵極信號

   圖3  門極波形

   圖3 是開關器件U2門極信號波形,通過測試點out-2測試。

(3)Vde

圖4  漏源電壓波形  

 圖4 是開關器件U2漏源電壓波形,通過測試點out-3測試。

(4)Ic

圖5  源極電流波形  

(5)匯總(方便大家對比分析)

圖6  對比分析

4.可能出現的問題

 (1)電壓源V3、負載電感L1、開關頻率數值的設定

        電壓源V3的值一般根據datesheet給定值設定,有時在仿SiC MOFET 電壓等級為1.2kV時,V3的值設定為540V。

        L1負載電感一般情況下設定為50 µH。參考電感值: 50 µH ~ 200 µH 

       開關頻率,可以根據開關器件、二極管datesheet額定電流來確定       I = (V3 / L1)* T(占空比為50%時,脈沖周期)

                                 /*通過合理的設置這3個參數,確定Ic電流*/  (划重點)

       電阻阻值初始設定為10Ω,調試幅度 0 Ω- 100Ω

   /*在仿真過程中調整門極電阻R1的值可以強烈地影響該過程,可以影響Vge電壓波形,Ic電流波形,Vde電壓波形*/   (划重點)

由於作者水平有限,難免存在錯漏之處,敬請廣大讀者批評指教。

 


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