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基于三态开关单元和耦合电感的非隔离高升压DC-DC变换器族
Family of Non-Isolated High Step-Up DC-DC Converters Based on Three-State Switching Cell
Tatiane Martins Oliveira · Alencar Franco De Souza · Guilherme Henrique Favaro Fuzato · Fernando Lessa Tofoli 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
提出基于三态开关单元(3SSC)和耦合电感的非隔离高升压DC-DC变换器族。与传统交错拓扑不同,该构型因3SSC自耦变压器具有固有均流能力。耦合电感在不需要高占空比下扩展电压增益,钳位电路回收漏感储能而不显著增加开关电压应力或元件数量。DC-DC升压变换器详细分析,48V/400V、50kHz、1kW实验样机在额定功率下效率达97.18%。
解读: 该三态开关高升压变换器技术对阳光电源储能DC-DC变换器设计有重要价值。3SSC固有均流特性可应用于ST储能变流器的DC-DC升压级,简化控制并提高可靠性。耦合电感扩展增益技术对PowerTitan储能系统的宽电压范围适应有借鉴意义。97.18%高效率和钳位电路漏感能量回收方案对阳光电源高功率密度变...
快速开关功率晶体管导通电压检测：评估、挑战与先进设计考虑
On-State Voltage Sensing of Fast-Switching Power Transistors: Evaluation, Challenges, and Advanced Design Considerations
Mathias C. J. Weiser · Jan Tausk · Ingmar Kallfass · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年4月
快速准确地感测导通状态电压是功率半导体器件特性表征的重要组成部分。虽然文献中有许多不同的方法和电路，但结果往往难以比较，这阻碍了评估过程。为了能够与其他电路进行明确的比较，本文提出了一种全面的评估方法，用于评估和比较导通状态电压测量电路。此外，还提出了两种定制的钳位电路，并使用所开发的基准测试方案对其进行了评估。这两种电路的 3 分贝频率分别达到 54.6 MHz 和 250.9 MHz，平均响应时间分别为 41.1 ns 和 23.1 ns，可用于 1200 V 功率器件的特性表征。
解读: 从阳光电源的业务角度来看，这项关于功率晶体管导通态电压快速精确感测技术具有重要的战略意义。作为光伏逆变器和储能系统的核心企业，我们的产品性能很大程度上取决于功率半导体器件的精确表征和可靠运行。 该论文提出的先进钳位电路能够实现高达250.9 MHz的3-dB频率和23.1纳秒的平均响应时间，这对于...
基于高效有源开关电感的高升压变换器
High Efficiency Active Switched-Inductor Based Converter for High Step-up Application
Rezvan Fani · Zahra Akhlaghi · Sayyed Ali Rafiei · Ehsan Adib 等5人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
本文提出一种用于高升压场合的高效有源开关电感型功率变换器。该拓扑具有高电压增益、低器件电压应力和高效率等优点。通过在低压侧引入变压器，在减小绕组损耗的同时提升电压增益。变压器漏感实现开关管零电流开通与二极管零电流关断，显著降低开关损耗并消除二极管反向恢复问题。此外，开关的电压和电流应力均较低，减小了导通损耗。采用两级钳位电路，有效抑制电压尖峰并参与增益提升。理论分析与对比研究验证了其优越性，200 W实验样机（输入30 V，输出420 V）的测试结果证实了理论分析的正确性。
解读: 该高升压有源开关电感变换器技术对阳光电源储能和光伏产品具有重要应用价值。其30V→420V的14倍升压能力可直接应用于ST系列储能变流器的低压电池侧DC/DC级，优化PowerTitan系统的电池簇电压匹配方案。变压器漏感实现的ZCS软开关技术与阳光电源SiC器件应用策略高度契合，可显著降低开关损耗...
基于硅基氮化镓的电源轨ESD钳位电路设计——具有超低漏电流和动态时序-电压检测功能
Design of GaN-on-Silicon Power-Rail ESD Clamp Circuit With Ultralow Leakage Current and Dynamic Timing-Voltage Detection Function
Chao-Yang Ke · Ming-Dou Ker · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年1月
提出了一种用于单片氮化镓（GaN）基集成电路（IC）的电源轨静电放电（ESD）钳位电路，该电路具有超低泄漏电流和动态定时 - 电压检测功能，并已在0.5微米的硅基氮化镓工艺中成功验证。其待机泄漏电流仅为0.8纳安。通过电压检测，所提出的ESD钳位电路仅能由ESD事件触发，在快速上电条件下不会被误触发。实验结果表明，所提出的设计的人体模型（HBM）ESD鲁棒性可达到6千伏以上。通过调整二极管连接的高电子迁移率晶体管（HEMT）的数量，ESD钳位电路的触发电压具有灵活性，因此它可用于不同额定电压的电...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项GaN基功率轨ESD保护技术具有重要的战略价值。当前公司在光伏逆变器和储能变流器中大量应用碳化硅等宽禁带半导体器件，而GaN器件凭借更高的开关频率和功率密度优势，正成为下一代功率电子系统的关键技术方向。 该论文提出的ESD保护方案解决了GaN集成电路应用中的两个核心痛...
适用于负混合电压接口的3xVDD耐压电源轨ESD钳位电路
3xVDD-tolerant power-rail ESD clamp circuit for negative mixed-voltage interfaces
Hao-En Cheng · Ching-Lin Wua · Chun-Yu Linb · Solid-State Electronics · 2025年1月 · Vol.229
本文提出并基于0.18 μm、1.8 V CMOS工艺实现了一种用于负电压电源引脚的新型电源轨静电放电（ESD）钳位电路。该电路仅采用1.8 V nMOS和pMOS器件，实现了高达3倍电源电压（3×VDD，即5.4 V）的电压耐受能力，优于大多数现有设计所达到的2×VDD耐压水平。此外，该电路表现出超过8 kV的人体模型（HBM）抗静电能力，并在室温下展现出极低的漏电流，约为0.7 nA，因此非常适用于生物医学电路、混合电压应用以及电源管理系统中的负电压环境。
解读: 该3xVDD容差ESD保护电路技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)及充电桩产品具有重要应用价值。其负电压接口保护能力可优化混合电压拓扑设计,8kV HBM防护等级满足工业级可靠性要求,0.7nA超低漏电流特性有助于降低储能系统待机损耗。该技术可应用于三电平拓扑的功率器件保护...
用于串联型风电转换系统的电流馈电式双有源桥变换器及其电流源侧启动方法
Current-Fed Dual Active Bridge Converter in the Series-Connected Wind Energy Conversion System and Its Current-Source-Side Start-Up Method
Le Sun · Xiaoqiang Guo · Ahmad Syed · Xiaochen Wang · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年7月
串联型海上风电转换系统可省去庞大且昂贵的海上变电站。该系统中，如混合式双有源桥（HDAB）等电流馈电双向隔离DC-DC变换器，可在无风时由陆上电网向风电场本地负载供电。然而，当辅助电源不可用时，HDAB电流源侧反向阻断桥臂无法导通，导致风电机组停机时系统无法启动，且电流源侧需钳位电路抑制电压尖峰。本文提出一种改进的HDAB钳位电路结构，将电流源侧辅助电源与钳位电路集成，提供从电流源侧母线到辅助电源输入的充电通路，并提出相应的启动策略。该方法可在无电压侧电源情况下实现辅助电源上电并抑制电压尖峰。仿...
解读: 该研究提出的改进型HDAB钳位电路及启动策略对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。具体而言：1) 可应用于ST系列储能变流器的双向DC-DC变换环节,优化启动过程并提高可靠性；2) 对PowerTitan大型储能系统的电流源侧保护和启动控制提供新思路；3) 钳位电路与辅助电源的集成设计方案可...