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一种带同步整流的软开关非对称飞跨电容升压变换器
A Soft-Switched Asymmetric Flying-Capacitor Boost Converter With Synchronous Rectification
Guillaume Lefevre · Stefan V. Mollov · IEEE Transactions on Power Electronics · 2016年3月
本文分析了用于非对称电压运行的多电平飞跨电容升压变换器,通过利用不同电压等级的MOSFET实现损耗优化。文章提出了一种低成本的零电压零电流开关(ZVZCS)缓冲电路,显著减小了电感体积,并实现了同步整流运行。
解读: 该技术对阳光电源的组串式逆变器及户用储能产品线具有重要参考价值。非对称飞跨电容拓扑结合同步整流,能有效提升DC-DC升压级的转换效率并降低功率器件损耗,这对于追求高功率密度的户用储能PCS及小型组串式逆变器至关重要。通过引入ZVZCS缓冲电路减小电感体积,有助于进一步优化产品结构设计,降低物料成本。...
考虑开关轨迹包络的SiC MOSFET非线性电容模型
Nonlinear Capacitance Model of SiC MOSFET Considering Envelope of Switching Trajectory
Ning Wang · Jianzhong Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年7月
本文针对SiC MOSFET提出了一种基于开关轨迹包络的非线性电容建模方法。该方法区别于传统全数据提取法,显著降低了模型复杂度,并有效避免了仿真过程中的发散问题,为高频电力电子变换器的动态特性预测提供了更高效的建模手段。
解读: SiC器件是阳光电源新一代组串式逆变器、PowerTitan储能变流器及高功率密度充电桩的核心组件。该建模方法通过简化非线性电容模型,能显著提升仿真精度与收敛速度,有助于研发团队在设计阶段更精准地评估开关损耗与电磁干扰(EMI)。建议在研发高频化、高功率密度产品时引入该模型,以优化驱动电路设计,提升...
一种改进的碳化硅MOSFET导通特性测量方法
An Improved Methodology for Measuring the Conduction Characteristics of SiC MOSFETs
Brian T. DeBoi · Andrew N. Lemmon · Arthur Boutry · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年9月
开发高精度碳化硅(SiC) MOSFET行为模型需覆盖全工作区间的导通特性。然而,商用曲线追踪仪在低漏源电压下的测量范围受限,且存在动态稳定时间长等问题,导致测量误差。本文提出了一种改进的测量方法,旨在提升SiC器件在全工作区间的导通特性表征精度,为功率变换器的精确建模与设计提供支撑。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件选型与建模工作。随着公司组串式逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器向高功率密度、高效率方向演进,SiC MOSFET的应用日益广泛。该改进测量方法能显著提升器件行为模型的准确性,有助于优化逆变器及PCS的损耗计算与热设计,从而提升产品效率。建议研发团...
基于4H-SiC MOSFET的ANN建模用于极端温度应用的SiC放大器设计与验证
Design and Verification of SiC Amplifiers for Extreme Temperature Applications Based on ANN Modeling of 4H-SiC MOSFETs
Wenhao Yang · Yuyin Sun · Mengnan Qi · Shikai Sun 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年8月
本研究提出了一种基于高精度人工神经网络(ANN)的碳化硅(SiC)金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)建模框架,该框架在较宽的温度范围(27 °C - 500 °C)内实现了误差小于1.2%的高精度建模。所开发的模型可对碳化硅集成电路进行可靠的SPICE仿真,有助于高温模拟电路的设计和实验验证。采用pMOS电流源负载的单级共源(CS)放大器在500 °C时的最大低频增益达到25.5 dB,而两级放大器在500 °C时可实现52.5 dB的增益,单位增益带宽(UGBW)为220...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项基于人工神经网络的SiC MOSFET建模技术具有重要的战略价值。该研究实现了27°C至500°C宽温度范围内误差小于1.2%的高精度器件模型,为极端环境下的功率电子应用提供了可靠的设计工具。 对于光伏逆变器和储能系统而言,该技术的核心价值体现在三个层面:首先,高温工...
功率MOSFET器件中传热与热失控的理论与仿真研究
Theoretical and Simulation-Based Investigation of Heat Transfer and Thermal Runaway in Power MOSFET Devices
Arun Narasimhan · Rajesh Rao · Ankur Jain · IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology · 2024年12月
预测功率金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的温度上升对于确保其可靠性和性能以及防止热失控至关重要。虽然通常会为功率MOSFET的运行规定安全工作区(SOA),但通过实验确定安全工作区内防止热失控的漏极电流限制非常繁琐,而且常常会导致多个测试器件在达到极限时损坏。因此,仍然需要强大而准确的理论工具来预测实际功率MOSFET中的最大允许漏极电流。本研究通过解析和数值传热建模来满足这一重要需求。基于沟道区域周围半无限介质中一维热流的简化假设,采用拉普拉斯变换技术推导出器件中瞬...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,这项关于功率MOSFET热传导和热失控预测的研究具有重要的工程应用价值。功率MOSFET是光伏逆变器和储能变流器中的核心功率器件,其热管理直接关系到系统的可靠性、效率和寿命。 该研究的核心价值在于提供了两种互补的热分析方法:基于拉普拉斯变换的解析解和数值仿真模型。这使得我...
超结MOSFET栅极振荡的真正起源:器件视角
True Origin of Gate Ringing in Superjunction MOSFETs: Device View
Hyemin Kang · Florin Udrea · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年5月
随着超结器件尺寸缩小,动态开关过程中的栅极振荡问题日益突出。由于传统三端测量法无法捕捉器件内部电荷重新分配等动态行为,该研究深入分析了超结MOSFET栅极振荡的物理起源,为优化高频开关性能提供了器件层面的理论支撑。
解读: 栅极振荡是影响阳光电源组串式逆变器及PowerTitan储能变流器(PCS)高频开关性能与电磁兼容性(EMC)的关键因素。该研究揭示的器件内部动态机理,有助于研发团队在功率模块选型及驱动电路设计中,更精准地抑制寄生振荡,从而提升逆变器在高频化趋势下的效率与可靠性。建议在下一代高功率密度产品设计中,结...
低成本电感式电压均衡器及其自由轮网络设计
Cost-Reduced Inductor-Based Voltage Equalizers With Design of Free-Wheeling Networks for Li-Ion Battery Pack
Lei Wan · Longyun Kang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年11月
电感式均衡器具有高功率特点,但现有方案常忽略开关驱动隔离电源的成本及电感电流续流网络的设计。本文提出两种新型电感式电压均衡器:一方面,通过二极管与MOSFET构成开关阵列,实现同侧MOSFET共源极连接,减少隔离电源数量与电路成本;另一方面,引入死区期间电感电流下降更小的续流网络,提升均衡速度与效率。文中详细阐述拓扑结构、工作原理与数学建模,基于仿真结果选定电路参数,并在均衡性能、成本与体积方面与现有方法对比。实验平台验证了所提均衡器的可行性与高性能。
解读: 该低成本电感式均衡技术对阳光电源ST系列储能系统和PowerTitan大型储能产品具有直接应用价值。通过共源极MOSFET阵列设计减少隔离电源数量,可显著降低BMS均衡模块成本,这对大规模储能系统的经济性至关重要。优化的续流网络设计提升均衡效率和速度,能够改善电池组一致性维护能力,延长储能系统寿命。...
全桥LLC谐振变换器磁性元件设计与效率提升的精确ZVS分析
Accurate ZVS Analysis for Magnetic Design and Efficiency Improvement of Full-Bridge LLC Resonant Converter
Utsab Kundu · Kalyan Yenduri · Parthasarathi Sensarma · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年3月
本文提出了一种全面的零电压开关(ZVS)分析方法,用于阐明谐振变换器中全桥MOSFET的换流机制。文章探讨了两种传统ZVS分析技术在全桥LLC谐振变换器应用中的内在矛盾,并提出了一种确定精确零电压开关条件的分析方法,旨在优化磁性元件设计并提升变换器效率。
解读: 该研究直接关联阳光电源的核心功率变换技术。LLC谐振变换器是公司户用光伏逆变器、储能变流器(PCS)以及充电桩产品中实现高效率DC-DC变换的关键拓扑。通过精确的ZVS分析,研发团队可以优化磁性元件(变压器/电感)的设计,有效降低开关损耗,从而提升整机效率并减小体积。这对于提升PowerStack及...
基于电致发光的碳化硅功率MOSFET结温测量方法
Electroluminescence-Based Junction Temperature Measurement Approach for SiC Power MOSFETs
Jonathan Winkler · Jan Homoth · Ingmar Kallfass · IEEE Transactions on Power Electronics · 2020年3月
本文提出了一种用于碳化硅(SiC)MOSFET在线结温测量的新型电气隔离传感方法。该方法利用SiC器件在工作过程中发光光谱随温度变化的特性,实现了对功率半导体器件运行状态的实时监测,为电力电子应用中的高效热管理提供了新思路。
解读: 随着阳光电源在光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC功率模块以提升功率密度和转换效率,结温的精确监测对提升系统可靠性至关重要。该电致发光测量技术提供了一种非侵入式的在线监测手段,有助于优化逆变器及PCS的散热设计与热保护策略。建议研发团队关注该技术在功率模块...
消除米勒电容以提升SiC MOSFET在桥臂配置中的性能
Miller Capacitance Cancellation to Improve SiC MOSFET's Performance in a Phase-Leg Configuration
Boyi Zhang · Shuo Wang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年12月
SiC MOSFET的漏源极电容(米勒电容)在开关瞬态过程中会引发米勒效应。在桥臂配置中,该电容会导致开关间的串扰及米勒平台现象,从而降低开关速度、影响可靠性并增加电磁干扰。本文研究了通过抵消米勒电容来优化SiC MOSFET开关性能的方法。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线(如组串式光伏逆变器、PowerTitan储能系统及风电变流器)具有重大意义。随着公司产品向更高功率密度和更高开关频率演进,SiC器件的应用日益广泛。米勒效应引起的串扰是导致桥臂直通风险和开关损耗增加的主要因素。通过采用米勒电容抵消技术,可以显著提升SiC模块的开关速度,...
基于直流母线电压下冲的SiC MOSFET在线结温估计方法
Online Junction Temperature Estimation Method for SiC MOSFETs Based on the DC Bus Voltage Undershoot
Yanyong Yang · Yang Wu · Xiaofeng Ding · Pinjia Zhang · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年4月
碳化硅(SiC)功率器件在工业应用中前景广阔,结温监测对提升系统可靠性至关重要。针对现有SiC MOSFET结温估计方法存在分辨率低、测量困难及安装复杂等问题,本文提出了一种基于直流母线电压下冲的新型结温估计方法,旨在实现高精度、易于集成的在线结温监测。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan系列储能系统中大规模应用SiC MOSFET以提升功率密度和效率,结温的精确在线监测成为保障系统长期可靠性的关键。该方法无需复杂传感器,易于集成至iSolarCloud智能运维平台,可实现器件健康状态的实...
集成于双通道驱动器的SiC MOSFET串联主动均压技术
Active Voltage Balancing With Seamless Integration Into Dual Gate Driver for Series Connection of SiC Mosfets
Rui Wang · Drazen Dujic · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年6月
本文针对SiC MOSFET半桥模块在串联应用中的电压不平衡问题,提出了一种集成于双通道门极驱动器(D-GD)的主动均压方案。该方法通过优化驱动电路设计,实现了高压转换器应用中SiC器件的高效串联,有效提升了功率模块在高压环境下的可靠性与工作性能。
解读: 该技术对阳光电源的高压储能系统(如PowerTitan系列)及大功率组串式逆变器具有重要意义。随着光伏与储能系统向更高直流电压等级(如1500V及以上)演进,SiC器件的串联应用成为提升功率密度和效率的关键。该主动均压方案能有效解决串联SiC器件的动态电压不平衡问题,降低对器件筛选的依赖,提升系统可...
基于分立器件的高温栅极驱动与保护电路开发
Development of a High-Temperature Gate Drive and Protection Circuit Using Discrete Components
Feng Qi · Longya Xu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2017年4月
本文提出了一种完全由商用高温分立元件构建的碳化硅(SiC)功率MOSFET高温栅极驱动及保护电路。通过与基于绝缘体上硅(SOI)集成电路的商用电路进行对比,评估了成本优势。同时,通过高温功率测试验证了该电路的性能。
解读: 随着阳光电源在组串式光伏逆变器及PowerTitan系列储能系统中对功率密度和效率要求的不断提升,SiC器件的应用已成为核心趋势。该研究提出的高温驱动电路方案,对于解决高功率密度设计中功率模块局部过热导致的驱动失效问题具有重要参考价值。建议研发团队关注该分立器件方案在极端工况下的鲁棒性,探索其在提升...
基于表面势的碳化硅功率MOSFET电路仿真模型
Surface-Potential-Based Silicon Carbide Power MOSFET Model for Circuit Simulation
Michihiro Shintani · Yohei Nakamura · Kazuki Oishi · Masayuki Hiromoto 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2018年12月
随着电力电子变换器工作频率的提升,对功率器件模型的物理特性准确性提出了更高要求。本文提出了一种基于表面势的碳化硅(SiC)功率MOSFET综合模型,旨在实现更精确的电路仿真,克服了传统模型在描述物理行为方面的局限性。
解读: 该研究直接服务于阳光电源的核心功率器件选型与驱动优化。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC器件以提升功率密度和转换效率,高精度的器件模型对于缩短研发周期、优化开关损耗及电磁兼容(EMC)设计至关重要。建议研发团队将此表面势模型集成至iSol...
基于数据手册参数的半桥MOSFET开关损耗分析建模
Analytical Switching Loss Modeling Based on Datasheet Parameters for mosfets in a Half-Bridge
Daniel Christen · Jurgen Biela · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年4月
现代宽禁带器件(如SiC或GaN)显著降低了开关损耗,引发了对软开关模式必要性的探讨。由于大多数半导体器件仅提供有限的损耗估算信息,在宽运行范围内进行精确损耗评估通常需要大量实验测量。本文提出了一种基于数据手册参数的分析建模方法,旨在简化开关损耗的评估过程。
解读: 该研究对阳光电源的核心产品线具有极高的应用价值。随着公司在组串式光伏逆变器和PowerTitan/PowerStack储能系统中大规模应用SiC MOSFET,精确的损耗建模能显著提升产品效率评估的准确性,并缩短研发周期。通过该分析模型,研发团队可在设计阶段快速评估不同SiC器件在宽电压范围下的表现...
用于宽禁带功率模块的石墨嵌入式高性能绝缘金属基板
Graphite-Embedded High-Performance Insulated Metal Substrate for Wide-Bandgap Power Modules
Emre Gurpinar · Shajjad Chowdhury · Burak Ozpineci · Wei Fan · IEEE Transactions on Power Electronics · 2021年1月
宽禁带(WBG)半导体器件(如SiC MOSFET)凭借优异的材料特性,能在更小的面积内处理更高功率。然而,WBG转换器功率密度提升导致热管理挑战加剧。本文提出一种石墨嵌入式绝缘金属基板,旨在优化WBG功率模块的散热性能,以应对高功率密度下的热损耗问题。
解读: 该技术对阳光电源的SiC应用至关重要。随着PowerTitan系列储能系统及组串式光伏逆变器向更高功率密度演进,SiC MOSFET的热管理成为提升效率与可靠性的核心。石墨嵌入式基板能显著降低热阻,有助于减小逆变器和PCS的体积,提升散热极限。建议研发部门关注该基板在高温高压环境下的长期可靠性,并评...
用于多并联SiC MOSFET的解耦模块化开关单元对称电路布局
Symmetric Circuit Layout With Decoupled Modular Switching Cells for Multiparalleled SiC mosfets
Yang He · Junming Zhang · Shuai Shao · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年6月
碳化硅(SiC)MOSFET的并联在电力电子中应用广泛,但器件参数差异和电路布局不对称导致的电流不平衡严重影响系统可靠性。本文提出了一种解耦模块化开关单元的对称电路布局方法,有效解决了多并联器件的电流不平衡问题,提升了高功率密度变换器的可靠性。
解读: 该技术对阳光电源的核心产品线具有极高价值。在PowerTitan系列大功率储能变流器及组串式光伏逆变器中,随着功率密度的提升,多并联SiC MOSFET的应用已成为主流。该文提出的对称布局与解耦设计,能显著降低并联器件间的电流不平衡,减少热应力,从而提升逆变器模块的长期运行可靠性。建议研发团队在下一...
碳化硅MOSFET的并联连接——挑战、机制与解决方案
Parallel Connection of Silicon Carbide MOSFETs—Challenges, Mechanism, and Solutions
Helong Li · Shuang Zhao · Xiongfei Wang · Lijian Ding 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2023年8月
为提升功率变换系统的额定电流,功率半导体器件常采用并联技术。然而,电路参数失配或制造工艺差异会导致并联器件电流不平衡,进而引发加速老化及可靠性问题。本文重点探讨了碳化硅(SiC)MOSFET因其极快的开关速度而在并联应用中面临的特殊挑战、电流不平衡机制及相应的工程解决方案。
解读: 随着阳光电源组串式逆变器及PowerTitan系列储能PCS向更高功率密度演进,SiC器件的应用已成为提升效率的关键。并联技术是实现大功率模块化设计的核心,但SiC的高开关速度对PCB布局及驱动电路提出了严苛要求。该研究对于优化阳光电源大功率逆变器和PCS的功率模块设计、降低并联均流风险、提升长期运...
LLC谐振变换器中MOSFET功率损耗估计:时间间隔分析
MOSFET Power Loss Estimation in LLC Resonant Converters: Time Interval Analysis
Ettore Scabeni Glitz · Martin Ordonez · IEEE Transactions on Power Electronics · 2019年12月
过去十年,LLC谐振变换器已成为直流变换的主流拓扑。尽管已有多种设计工具,但针对逆变侧MOSFET功率损耗的精确计算方法仍有待优化。本文提出了一种基于时间间隔分析的损耗估计技术,旨在提升LLC变换器在不同工况下的效率评估精度。
解读: LLC拓扑是阳光电源户用光伏逆变器及储能系统(如PowerStack、ST系列PCS)中DC-DC变换级的核心技术。精确的MOSFET损耗模型对于提升整机效率、优化散热设计及降低成本至关重要。该研究提出的时间间隔分析法,可直接应用于阳光电源研发流程中,特别是在引入SiC/GaN等宽禁带半导体器件时,...
基于故障电流旁路的低压直流固态断路器
Fault Current Bypass-Based LVDC Solid-State Circuit Breakers
Reza Kheirollahi · Shuyan Zhao · Fei Lu · IEEE Transactions on Power Electronics · 2022年1月
本文提出了一种基于碳化硅(SiC)MOSFET的新型低压直流(LVDC)固态断路器(SSCB)。该方案通过故障电流旁路技术,使得金属氧化物压敏电阻(MOV)的钳位电压能够接近直流系统额定电压,从而有效降低了主开关和缓冲电路上的电压过冲,并提升了系统的最大断流能力。
解读: 该技术对阳光电源的储能系统(如PowerTitan、PowerStack)及电动汽车充电桩业务具有重要参考价值。随着直流微网和高压储能系统的普及,直流侧故障保护是提升系统安全性的核心。该方案利用SiC器件的高频特性实现更精准的故障电流旁路,有助于减小断路器体积并降低损耗。建议研发团队关注该拓扑在储能...
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