Анализ и моделирование коммутационных процессов в транзисторных преобразователях

• Автор: Лебедев, Алексей Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 295 с.

Оглавление
Введение

1. Модели мощных диодов и определение их параметров

1.1 Однозвенная кусочно-линейная модель диода и определение ее параметров

1.1.1 Однозвенная кусочно-линейная модель

1.1.2 Анализ выключения по кусочно-линейной модели

1.1.3 Определение параметров кусочно-линейной модели

1.1.4 Расчет характеристик выключения по кусочно-линейной

модели

1.2. Одпозвенная нелинейная модель диода и определение ее параметров

1.2.1 Одпозвенная нелинейная модель
1.2.2 Определение параметров нелинейной модели
1.2.3 Расчет выключения по нелинейной модели
1.2.4 Однозвенная (встроенная) PSpice-модсль
1.2.5 Определение параметров PSpice-модели в Model Editor
1.3. Двухзвенная кусочно-линейная модель диода и определение ее параметров
1.3.1 Двухзвенная кусочно-линейная модель
1.3.2 Анализ выключения по двухзвенной кусочно-линейной модели
1.3.3 Определение параметров кусочно-линейной модели
1.4. Двухзвенная нелинейная модель диода и определение ее параметров
1.4.1 Двухзвенная нелинейная модель
1.4.2 Расчет выключения по двухзвенной нелинейной модели
1.5. Двухзвенная PSpice-модель диода и определение ее параметров
1.5.1 Двухзвенная PSpice-модель
1.5.2 Двухзвенная PSpice-модель фирмы Infineon
1.5.3 Расчет выключения по двухзвенной PSpice-модели
1.5.4 Сравнение энергии выключения по двухзвенной и однозвенной модели
1.6. Выводы по главе
2. Модели биполярных транзисторов и определение их параметров
2.1. Кусочно-линейная модель биполярного транзистора и определение параметров
2.1.1. Кусочно-линейная модель
2.1.2. Анализ по кусочно-линейной модели. Включение биполярного транзистора
2.1.3. Анализ по кусочно-линейной модели. Выключение биполярного транзистора
2.1.4. Определение параметров кусочно-линейной модели

2.2 Передаточная модель биполярного транзистора
2.2.1 Передаточная модель
2.2.2 Определение параметров передаточной модели
2.2.3.Характеристики передаточной модели
2.3. Модифицированная передаточная модель биполярного транзистора и определение параметров
2.3.1. Описание модифицированной передаточной модели
2.3.2.Определение параметров модифицированной передаточной модели
2.3.3. Характеристики модифицированной передаточной модели
2.4. PSpice-модель биполярного транзистора
2.4.1 PSpice-модель
2.4.2. Определение параметров PSpice-модели
2.4.3.Характеристики модели Гуммеля-Пуна
2.4.4. Определение параметров PSpice-модели в Optimizer
2.4.5. Определение параметров PSpice-модели мощного высоковольтного биполярного транзистора
2.5 Выводы по главе
3.1 Нелинейная модель МДП-транзистора
3.1.1 Нелинейная модель
3.1.2 Определение параметров нелинейной модели
3.1.3 Расчет по нелинейной модели и сопоставление результатов
3.2 Кусочно-линейная модель МДП-транзистора и определение ее параметров
3.2.1 Кусочно-линейная модель
3.2.2 Анализ коммутационных процессов в ключе с резистивной нагрузкой
3.2.3 Определение параметров кусочно-линейной модели
3.3 Реализация различных аппроксимаций нелинейной емкости затвор-сток в PSpice
3.3.1 Встроенная в PSpice-модель
3.3.2 Модель емкости фирмы Siemens и ее параметры
3.3.3 Модель емкости фирмы International Rectifier и ее параметры
3.3.4 Модель емкости фирмы OnSemiconductor и ее параметры
3.3.5 Модель емкости с применением функции дифференцирования DDT
3.3.6 Модель емкости фирмы Infineon и определение ее параметров
3.4. Модифицированная PSpice-модель МДП-транзистора
3.4.1 Модифицированная PSM МДПТ
3.4.2 Методика определения параметров средствами PSpice

3.4.3 Определение параметров MPSM МДПТ по экспериментальным данным
3.5. Модель МДП-транзистора с теплозависимыми параметрами
3.5.1. Описание теплозависмой модели МДП-транзистора
3.5.2. Определение параметров теплозависимой модели
3.6 Выводы по главе
4. Работа мощных МДП —транзисторов на токовую нагрузку
4.1 Численный анализ коммутационных процессов МДП-транзистора при работе на токовую нагрузку по нелинейной и кусочно-линейной моделям
4.2 Аналитический анализ коммутационных процессов МДП-транзистора при работе на токовую нагрузку по кусочно-линейной модели
4.3 Анализ коммутационных процессов МДП-транзистора семейства CoolMOS при работе на токовую нагрузку в PSpice
4.4 Анализ коммутационных процессов в экспериментальной схеме
4.5 Выводы по главе
5. Модели биполярных транзисторов с изолированньм затвором и определение их параметров
5.1.1 Встроенная в PSpice-модель БТИЗ
5.1.2 Составная PSpice-модель БТИЗ
5.2 Кусочно-линейная модель БТИЗ и определение ее параметров
5.2.1 Кусочно-линейная модель (КЛМ)
5.2.2 Работа БТИЗ на токовую нагрузку
5.2.3 Определение параметров кусочно-линейной модели
5.3. Составная PSpice-модель БТИЗ и определение ее параметров
5.3.1 Определение параметров составной PSpice-модель БТИЗ в МС
5.3.2 Определение параметров PSpice-модели БТИЗ в Optimizer
5.3.3. Определение параметров модели БТИЗ по экспериментальным данным
5.4 Выводы по главе
6. Практическое применение методов моделирования
6.1. Расчет цепей формирования траектории рабочей точки транзисторов
6.2. Расчет параметров моделей тепловых цепей
6.2.1 Модель тепловой цепи
6.2.2 Определение параметров тепловой цепи в МС
6.2.3 Определение параметров тепловой цепи с помощью PSpice Optimizer
6.3 Применение теплозависимой модели с обратной тепловой связью для расчета пиковой температуры ключа на МДП транзисторе

Рис 1.13. Выключение диода ГОБОЗЕбО по модели производителей Как видно, ни в одной из измерительных схем, результаты не совпадают со справочными данными (()гг_спр=118 пС, йт_спр= 62пэ). Необычная форма обратного тока и зависимость ее от тестовой схемы объясняется, по-видимому, большим сопротивлением базы в модели и сильной модуляции его зарядом базы. (Учесть этот эффект в двухзвенной модели не представляется возможным в виду отсутствия необходимых справочных данных). В силу сложности модели расчет по ней занимает продолжительное время и в ряде случаев может вести к потере сходимости расчетов, методика определения параметров модели не известна, поэтому далее будем применять рассмотренные ранее РБрюе-модели.
1.5.3 Расчет выключения по двухзвенной Рврюе-модели.
В справочных данных приводится следующая типовых схема переключения диода, рис 1.16. Простейшие способы моделирования ее на Р8рюе представлены на рис 1.14 - 1.16. Самая простая схема - выключение диода линейно спадающим током или напряжением.
КГ Л4

(=□
Ур ОУ
VPUI.SE

Рис 1.14. Схема выключения диода линейно спадающим напряжением