找到 28 条结果 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics
级联GaN HEMT短路失效的物理机理研究
Physical Understanding on Short-Circuit Failure for Cascode GaN HEMTs
Xuanting Song · Jun Wang · Gaoqiang Deng · Yongzhou Zou 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年12月
短路耐受能力是开关电源中功率器件的重要指标。针对硅基和碳化硅MOSFET已有广泛研究，但对由硅MOSFET与耗尽型GaN HEMT（DHEMT）构成的级联GaN高电子迁移率晶体管，其短路失效机制尚不明确。本文通过实验与数值模拟相结合的方法，分别提取两种器件的电学特性，揭示级联结构在短路过程中的电热失效机制。结果表明，DHEMT承受的电热应力远高于硅MOSFET，更易发生热失效。进一步的热-力耦合仿真显示，异质结层间热膨胀系数差异引发的机械应力是导致DHEMT失效的根源。此外，分析了栅极控制机制对...
解读: 该级联GaN HEMT短路失效机理研究对阳光电源功率器件应用具有重要指导价值。研究揭示的DHEMT热应力集中和异质结热膨胀失配机制，可直接应用于ST系列储能变流器和SG光伏逆变器的GaN器件选型与保护设计。针对短路鲁棒性与导通电阻的折衷设计指导，有助于优化PowerTitan大型储能系统的功率模块热...
单相开路故障下基于相电流重构的开绕组永磁同步电机驱动多谐波转矩脉动优化
Multiharmonic Torque Ripple Optimization in Phase Current Reconstructed OW-PMSM Drive With Single-Phase Open-Circuit Fault
Chong Zhang · Chun Gan · Hongzhe Wang · Haotian Ren 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
针对单相开路故障，开绕组永磁同步电机驱动系统虽具备容错能力，但基频零序电流与三次反电动势相互作用，引发显著转矩脉动，且故障相电流衰减后原有相电流重构策略失效。为此，本文提出一种新型转矩脉动抑制方法，通过注入单一频率谐波电流协同调控多个高阶转矩谐波，实现多谐波优化。同时改进相电流重构策略，兼容故障后运行及转矩脉动优化。实验验证了该方案的有效性与可行性。
解读: 该开绕组永磁同步电机容错控制技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。研究提出的单相开路故障下多谐波转矩脉动优化方法，可直接应用于电机驱动系统和车载OBC充电机的容错设计，通过注入单一频率谐波电流协同抑制多阶转矩谐波，提升故障工况下的运行平稳性。改进的相电流重构策略可增强阳光电源电机控制器的故...
一种用于大电流低电压牵引逆变器应用的并联封装高性能氮化镓功率模块
A High-Performance GaN Power Module With Parallel Packaging for High-Current and Low-Voltage Traction Inverter Applications
Manh Tuan Tran · Dai Duong Tran · Kritika Deepak · Gamze Egin Martin 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
氮化镓（GaN）功率半导体被视为下一代高功率牵引逆变器的有前景替代方案，适用于高低压应用场景。为满足数百安培峰值电流需求，并联多个GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）芯片成为提升功率容量与降低损耗的关键设计路径。然而，并联封装结构在动态与静态电流均衡、抗高dv/dt与di/dt干扰能力、栅极驱动可靠性及热管理等方面面临挑战。本文提出一种紧凑型100 V/360 A GaN功率模块，专为绝缘金属基板（IMS）或直接键合铜（DBC）封装设计，具备优异的电气性能、散热能力、低机械应力及成本优势。通过4...
解读: 该GaN并联封装技术对阳光电源低压大电流产品线具有重要应用价值。针对48V储能系统、车载OBC充电机及充电桩等低压大电流场景，文章提出的100V/360A模块设计可直接应用于ST系列储能变流器的DC-DC变换级和新能源汽车产品。其IMS/DBC封装方案解决了并联GaN器件的电流均衡与热管理难题，相比...
研究GaN-HEMT在短时和长时栅极与漏极偏压下阈值电压漂移的测试装置
Test Setup to Study Threshold Voltage Shift of GaN-HEMTs Under Short- and Long-Term Gate and Drain Bias
Benedikt Kohlhepp · Daniel Breidenstein · Thomas Dürbaum · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年9月
氮化镓高电子迁移率晶体管（GaN-HEMT）具有低导通电阻和快速开关特性，适用于高效率、高功率密度的电力电子变换器。然而，电荷捕获效应会导致导通电阻退化并引起阈值电压漂移，进而增加开关损耗，甚至因米勒电流引发误开通。由于器件手册通常缺乏阈值电压不稳定性的详细信息，工程师需自行开展测试。鉴于电荷捕获过程的时间常数从微秒至小时不等，且受温度、漏极和栅极偏压等多种因素影响，必须在接近实际应用条件下进行短时与长时测试。本文提出一种仅使用电力电子实验室常规设备的测试方案，通过交替施加应力/弛豫阶段与短时测...
解读: 该GaN-HEMT阈值电压漂移测试技术对阳光电源功率器件应用具有重要价值。在ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器中，GaN器件的阈值电压不稳定性直接影响开关损耗和系统效率，电荷捕获导致的Vth漂移可能引发米勒电流误开通，威胁系统可靠性。该测试方案可用于：1）优化GaN功率模块的栅极驱动设计，设置合...
用于同步电机转子励磁的2-kW、6.78-MHz电容式功率传输与位置解算系统
A 2-kW, 6.78-MHz, Capacitive Power Transfer and Position Resolver System for Synchronous Machine Rotor Excitation
Marisa J. T. Liben · Daniel C. Ludois · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年7月
绕线磁场同步电机（WFSM）具有高功率密度、优异的弱磁性能，并避免稀土元素市场波动，适用于电动汽车驱动。当前研究致力于在保持性能与效率的同时降低无刷转子励磁系统的成本与复杂性。本文提出一种基于串联谐振电容式功率传输（CPT）机制，并集成电容式位置解算器的方案以降低驱动系统成本。解算器集成于PCB型电容耦合器中，利用主功率通路作为载波信号。系统由基于解析法与有限元分析设计的6.78-MHz ISM频段GaN逆变器驱动。实测表明，向励磁绕组传输峰值达2.3 kW的功率，效率超过88%；未滤波解算器的...
解读: 该6.78MHz高频CPT技术对阳光电源新能源汽车驱动系统具有重要参考价值。文中GaN逆变器在ISM频段实现2.3kW功率传输、效率超88%的设计方法，可应用于阳光电源车载OBC充电机和电机驱动产品的高频化升级，提升功率密度并减小磁性元件体积。串联谐振拓扑与电容耦合技术可借鉴至无线充电桩产品开发。集...
电动汽车无线充电系统混合磁屏蔽结构研究
Research on hybrid magnetic shielding structure for electric vehicle wireless power transfer systems
Zhongqi Li · Yongchao Guo · Ziyue Gan · Zheming Liao 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年9月
针对电动汽车无线电力传输（WPT）系统中磁屏蔽结构存在的漏磁抑制与轻量化设计双重挑战，本文提出一种混合磁屏蔽结构。基于磁屏蔽理论，深入分析磁芯材料、铝隔板及主被动屏蔽线圈间的耦合机制，建立融合多种屏蔽方式的混合磁屏蔽模型，并系统推导其数学表达式以量化屏蔽性能。进而提出以漏磁最小化为目标的优化策略，确定在满足观测面磁感应强度安全限值下的屏蔽材料最优配置。实验搭建4kW WPT系统验证优化方案，结果表明，该结构在确保漏磁符合安全标准的同时，磁芯材料用量减少46.49%，铝板用量降低39.06%，系统...
解读: 该混合磁屏蔽技术对阳光电源新能源汽车产品线具有重要应用价值。针对车载OBC充电机和无线充电桩产品，该技术通过主被动屏蔽线圈与磁芯、铝板的优化配置，可实现磁性材料减重46.49%、铝材减重39.06%，显著降低系统成本和重量，同时漏磁抑制52.71%确保EMC合规性。其多物理场耦合建模方法可借鉴至ST...
晶圆上100-V p-GaN HEMT动态导通电阻与阈值电压漂移分析：模拟单片集成半桥电路
Analysis of Dynamic-Ron and VTH shift in on-wafer 100-V p-GaN HEMTs Emulating Monolithically Integrated Half-Bridge Circuits
Lorenzo Modica · Nicolò Zagni · Marcello Cioni · Giacomo Cappellini 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年6月
本文研究了用于单片集成半桥电路的100-V p-GaN HEMT关键参数退化特性，包括阈值电压（VTH）和导通电阻（RON）。通过定制测试平台模拟高边（HS）与低边（LS）器件的应力条件，发现HS器件因源漏间有限电压导致ON态下亦发生退化。实验中器件以周期开关（Ts=10 μs, tON=2 μs）运行长达1000秒，并长期监测VTH与RON时变行为。结合数值仿真分析，结果显示HS与LS器件参数退化趋势一致，但HS退化更显著，归因于背栅效应。不同衬底温度测试获得约0.7 eV的激活能，表明C相关...
解读: 该p-GaN HEMT动态特性研究对阳光电源功率器件应用具有重要价值。研究揭示的半桥电路中高边器件因背栅效应导致更严重的VTH和RON退化，直接关联ST储能变流器和SG逆变器的GaN器件可靠性设计。0.7eV激活能表明的C相关陷阱机制为阳光电源优化GaN模块热管理提供依据，可改进PowerTitan...
基于分布式气隙与高热导率平面磁元件的3D氮化镓PoL转换器
A 3-D GaN-Based PoL Converters Based on the Planar Magnetic Component With Distributed Air Gap and High Thermal Conductivity
Longyang Yu · Wei Mu · Shenglei Zhao · Xiufeng Song 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2024年10月
新兴的氮化镓器件具有更小的体积和更低的开关损耗，适用于点负载（PoL）转换器。然而，高频铁氧体材料的磁芯损耗密度已接近瓶颈，难以进一步减小磁芯截面积，导致平面电感成为多数PoL转换器中高度最高的元件。本文提出一种基于合金粉末磁芯集成磁元件的3D GaN PoL转换器，该磁元件具有分布式气隙、更低的磁芯损耗和更高的热导率，显著提升转换器的效率与散热性能。文章详细分析了磁元件的寄生参数、磁设计及热特性，并搭建了90 W、12–1.8 V的四相PoL转换器样机，对比采用铁氧体与合金磁芯的性能。实验结果...
解读: 该3D GaN PoL转换器技术对阳光电源多条产品线具有重要应用价值。在ST储能变流器中，分布式气隙平面磁元件可显著降低DC-DC变换级的体积与损耗，提升功率密度；合金粉末磁芯的高热导率特性可改善散热设计，延长系统寿命。在SG光伏逆变器的Boost升压电路中，该磁元件技术可减小电感体积，配合GaN器...
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