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  • 1 # 使用者6878793202019

    我認為歸根到底是成本問題。目前常用的開關器件仍然是以Si材料為主的IGBT和MOSFET。其中IGBT的電流容量要大些,耐壓也可以做的比MOSFET高,因此應用於較大功率場合,其缺點就是因為是雙極性器件,存在電導調製效應,關斷時會有明顯的拖尾電流。從而導致關斷損耗比較大,因此當應用於開關頻率較高的應用中時散熱會成為很大的問題。MOSFET因為是單極性器件,相對的開關損耗可以做到比較高,同樣因為是單極性導電器件,其導通阻抗相對較高,為了限制導通的阻抗,一般基區厚度不會太厚,從而導致耐壓就不會太高。典型的功率MOSFET的耐壓在600~650V,極個別有800~900V的。因此在MOSFET中,耐壓和電流容量是一對矛盾體。典型的MOSFET單管最大電流容量也只有幾十安培。因此比較難於直接應用於中大功率。以上當然說的都是傳統硬開關的條件下。那麼為什麼我說最終的原因是成本而不是技術呢?因為從技術的角度這個問題不是問題,是很好解決的。在我看來主要方法有以下幾種:

    1. 採用軟開關電路。這個方案是可行的,軟開關的應用可以顯著提高開關頻率。帶來的問題是電路的複雜程度提高,也就是需要額外的元件,造成成本的提高以及控制複雜度的提高。但是是可以實現的,即使在大功率條件下。

    2. 採用MOSFET並聯或者交錯並聯方式。前面提到了MOSFET的開關損耗較低,那麼為了擴大其應用的容量範圍,可以透過並聯MOSFET和交錯並聯MOSFET橋臂來實現。這個技術也已經很成熟,實現起來沒有問題。但是成本較高。

    3. 採用SiC器件。新一代的SiC器件具有比Si器件更理想的開關效能,可以顯著降低開關損耗從而提高開關頻率。當然成本是非常可觀的。此外至於DSP等數位電路的控制頻率我認為都不是問題,現在已經能控制到MHz開關頻率了,這些都能夠實現,DSP的開關頻率不夠可以擴充套件FPGA產生PWM驅動訊號。因此這個問題其實不是一個技術問題,而是透過技術可以實現的。問題的本質應該是透過增加開關頻率所花費的成本與收益孰輕孰重的問題。目前以工業界普遍的選擇看來應該是得不償失吧。

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