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暑假已接近尾声，科研搬砖是没有假期的，对于学习电力电子的我来说，待在实验室的时间>宿舍时间>其他时间。作为一个电气工程的学生，怎么就选择了电力电子这个方向呢？个人觉得电力电子可以运用电路、模电、数学、C语言、DSP等一系列本科所学习的课程，运用所学知识实现自己的想法是一件非常有意义的事情。本科觉得只要找一份满意的工作就可以了，现实比较残酷，学校学习的很多课程，到了工作岗位能灵活应用的却少之又少。刚工作那一会儿，还没有行业这个概念，也不知道自己能干什么？会干什么？和想干什么？可以说很迷茫！经过几个多月的工作和思考完成了LLC电源设计，同时，顺利的完成了毕业设计，最后选择了离职。到此为止，可以说对电力电子这门学科有了一点点认识，也可以说已经慢慢地入门了。

由于个人知识有限，对电力电子方向也不了解，没有前辈指导，所以自己开启了探索之路。目前宽禁带半导体技术尚未成熟，可以说具有一定的研究价值，所以我就开始宽禁带器件应用相关的研究，查阅相关论文，结合自己所学知识的理解，进入了状态，相继完成了新电路的提出、仿真验证、参数计算、样机设计、实验调试等步骤，下面进行独家分享。

目录

0 宽禁带半导体

1 实战纪实

2 相关参考

3 专题推荐

0 宽禁带半导体

宽禁带半导体一般都具有比硅高得多的临界雪崩击穿电场强度和载流子饱和漂移速度、较高的热导率和相差不大的载流子迁移率，因此，基于宽禁带半导体材料(如碳化硅)的电力电子器件将具有比硅器件高得多的耐受高电压的能力、低得多的通态电阻、更好的导热性能和热稳定性以及更强的耐受高温和射线辐射的能力，许多方面的性能都是成数量级地提高。但是，宽禁带半导体器件的发展一直受制于材料的提炼、制造以及随后半导体制造工艺的困难。氮化镓的半导体制造工艺自20世纪90年代以来也有所突破，因而也己可以在其他材料衬底的基础上实旋加工工艺制造相应的器件。由于氮化镓器件具有比碳化硅器件更好的高频特性而较受关注。

学习书籍

[1] 氮化镓功率晶体管——器件、电路与应用

[2] 碳化硅电力电子器件原理与应用

[3] 氮化镓电力电子器件原理与应用

1 实战纪实

碳化硅器件需要负压保证器件的可靠关断。高频应用领域对器件的驱动电路提出了新的要求，市面上也可以买到成熟的驱动电路或是集成驱动的器件，但是由于技术不太成熟，产品的可选择范围有限，实际中分立器件驱动占绝大多数，所以驱动电路的研究具有很大的价值。

高频驱动电路对寄生参数非常敏感，所以在设计中需要着重考虑。通常情况下，驱动电路采用互补输出方式来驱动，如图1所示。在考虑寄生参数的情况下，对电路进行等效，可以等效为电路中的RLC串联电路，接下来就可以运用数学知识和电路进行分析。

图1 传统驱动电路

目前也有学者提出了高频谐振驱动电路，如图2所示。该电路中的开关管可以实现软开关，减小了高频驱动电路的功率损耗。

图2 谐振驱动电路

基于前辈们经验，本人思考了一种使用单电源供电的带负压的驱动电路，采用脉冲驱动，开关管也可以实现软开关，降低功率损耗。电路如图3所示。

图3 带负压驱动电路

基于图3，通过仿真软件，验证提出的电路原理可行性，下面给出500kHz频率下，电路的仿真结果,，驱动波形如图4所示。

图4 驱动电流和MOS栅极波形

通过软件仿真验证了电路的可行性，接线来就是电路设计、参数计算、PCB layout和调试等工作。实物如图5所示，最后制作了500kHz Boost变换器。

图5 调试

栅极波形测试结果如图6所示。

图6 测试栅极波形

500kHz频率下，参数无优化时，经过估算MOS驱动模块的的功耗约为4W，24V输入48V输出情况下，效率约为93%。

调试过程中也遇到了不少问题，例如：辅助MOS管驱动波形不正常（驱动IC故障）；主MOS管栅极驱动无负压（电容取值不合理）、栅极驱动尖峰大（驱动电阻不合理，主要通过分析二阶电路特性解决）等问题，不断地思考与探索下，最终均解决。

2 相关参考

[1] A Resonant Gate Driver for Silicon Carbide MOSFETs.

[2] A Multi-resonant Gate Driver forVery-High-Frequency (VHF) Resonant Converters.

[3] A Comparison Review of the Resonant GateDriver in the Silicon MOSFET and theGaN Transistor Application.

3 专题推荐

PE实用技术（点击链接即可阅读全文）

本专题主要记录了在实际调试中所遇到的问题和解决方法。欢迎读者朋友收藏和分享。

从零玩转LLC电源设计专题（点击链接即可阅读全文）

本专题为原创内容，记录了本人入门电源的第一个作品，虽说文章内容不是最优秀的，但个人觉得对想学习的朋友来说是个很好的参考，毕竟全网也找不到这样全面的免费资料。该主要讲述了LLC电源的工作原理、设计方法、理论公式推导方法、建模和样机设计等。内容可以说很全面。推荐给想学习LLC电源的朋友参考，也欢迎读者在对应章节进行讨论，或分享、转发。

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