• شماره ركورد
    25529
  • شماره راهنما
    ELE2 516
  • عنوان

    ارزيابي و شبيه‌سازي يك راه‌انداز گيت با قابليت بالا براي ماسفت‌هاي سيليكون‌كاربيد

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق - مدارهاي مجتمع الكترونيك
  • دانشكده
    فني و مهندسي
  • تاريخ دفاع
    1404.10.29
  • صفحه شمار
    90 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر مهدي نيرومند
  • كليدواژه فارسي
    سيليكون‌كاربايد , گيت‌سورس , درين‌سورس , بالازدگي , پايين‌زدگي , دبل پالس تست , راه‌انداز گيت معمول , راه‌انداز فعال ديجيتال
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش، ابتدا ويژگي‌هاي الكتريكي و ساختاري ماسفت‌هاي الكترونيك قدرت نسل جديد سيليكون‌كاربايد بررسي و مقايسه كلي با ماسفت‌هاي سيليكوني انجام مي‌شود. توانايي فركانس كليد‌زني بالا در اين ماسفت‌ها مورد بررسي قرار گرفته و مزيت‌هاي آن نسبت به ماسفت سيليكوني، در مدارهاي الكترونيك قدرت بررسي مي‌شوند. در ادامه به چالش‌هاي استفاده از ماسفت‌هاي سيليكون‌كاربايد در مدار‌هاي الكترونيك قدرت پرداخته و نحوه راه‌اندازي اين ماسفت‌ها بررسي مي‌شود. همچنين، مشكلات راه‌اندازهاي معمولي در اين ماسفت‌ها موردمطالعه قرار گرفته و لزوم استفاده از يك راه‌انداز گيت با عملكرد و قابليت اطمينان بالا، مطرح مي‌شود. يكي از مهم‌ترين چالش‌هاي كليد‌زني در مدار‌هاي الكترونيك قدرت، تداخلات الكترومغناطيسي ناشي از نوسانات ولتاژ درين‌سورس و جريان درين در طول دوره گذراي خاموش‌شدن و روشن‌شدن ماسفت است. اين موضوع به دليل افزايش فركانس كليد‌زني در ماسفت‌هاي قدرت سيليكون‌كاربايد، در مقايسه با ماسفت‌‌هاي قدرت سيليكوني، اهميت بيشتري پيدا مي‌كند. بنابراين كاهش اوج نوسانات ولتاژ درين‌سورس و جريان درين ماسفت، تداخل الكترومغناطيسي و تأثيرمنفي آن را كاهش مي‌دهد. براي اين منظور ابتدا تأثير تغيير ولتاژ گيت‌سورس بر روي ولتاژ درين‌سورس و جريان درين، در طول گذراي خاموش‌شدن و روشن‌شدن بررسي مي‌شود. سپس استراتژي خاصي در راه‌اندازي گيت ماسفت، پيشنهاد مي‌شود كه عملكرد كليد‌زني و مشكلات آن‌ را نسبت به راه‌انداز‌هاي معمولي، بهبود مي‌دهد. هسته اصلي اين پژوهش، پياده‌سازي راه‌انداز گيت ماسفت سيليكون‌كاربايد مبتني بر راه‌انداز فعال و با الهام از مفهوم ديجيتال به آنالوگ است. مقايسه ويژگي‌هاي كليد‌زني ازجمله تلفات كليد‌زني، بالا‌زدگي و پايين زدگي در ولتاژ درين‌سورس و جريان درين، انجام مي‌شود و توانايي روش بيان شده در كاهش بالازدگي‌ها و پايين زدگي‌هاي ولتاژ و جريان، ارزيابي مي‌شود. سپس از طريق شبيه‌سازي و تحليل نتايج، كارآمدي روش پيشنهادي در مقايسه با راه‌انداز گيت معمولي بررسي مي‌شود. در نهايت نتايج ساخت راه‌انداز گيت فعال ديجيتال و راه‌انداز معمولي مقايسه مي‌شوند.
  • كليدواژه لاتين
    Overshoot , Undershoot , Double-Pulse Test , Conventional Gate Driver , Active Digital Gate Driver
  • عنوان لاتين
    eva‎luation an‎d simulation of a high-performance gate driver for silicon carbide MOSFETs
  • گروه آموزشي
    مهندسي برق
  • چكيده لاتين
    In this research, the electrical an‎d structural characteristics of next-generation silicon carbide (SiC) power MOSFETs are first investigated, an‎d a general comparison with silicon power MOSFETs is performed. The high switching frequency capability of these devices is examined, an‎d their advantages over silicon MOSFETs in power electronic circuits are analyzed. Subsequently, the challenges associated with their application in power electronic circuits are discussed, an‎d the gate driving requirements of these MOSFETs are investigated. The limitations of conventional gate drivers when applied to SiC MOSFETs are studied, an‎d the necessity of employing a high-performance an‎d reliable gate driver is emphasized. One of the most important challenges in switching operation is the reduction of drain–source voltage oscillations an‎d drain current oscillations during the turn-on an‎d turn-off transient intervals of the MOSFET. This issue becomes more critical in silicon carbide power MOSFETs due to their higher switching frequencies compared to silicon power MOSFETs. For this purpose, the effect of gate–source voltage variation on the drain–source voltage an‎d drain current during turn-on an‎d turn-off transients is first investigated. Then, a specific gate driving strategy is proposed that improves switching performance an‎d mitigates switching-related issues under hard-switching conditions compared to conventional gate drivers. The core contribution of this research is the implementation of a silicon carbide MOSFET gate driver based on an active gate driving approach an‎d inspired by the digital-to-analog concept. Switching characteristics, including switching losses as well as overshoot an‎d undershoot in the drain–source voltage an‎d drain current, are compared, an‎d the capability of the proposed method in reducing these overshoots an‎d undershoots is eva‎luated. Subsequently, through simulation an‎d analysis of the results, the effectiveness of the proposed method is examined in comparison with a conventional gate driver. Finally, the experimental results of the implemented active digital gate driver an‎d the conventional gate driver are compared
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    152995
  • نويسنده

    فرحناك، علي