电力电子变换器宽禁带器件的高频采样与保护电路设计技术.docx

更新时间：2026-09-11 08:42:38 大小：37K 上传用户：潇潇江南查看TA发布的资源 标签：宽禁带器件高频采样保护电路 SiC MOSFET GaN HEMT 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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电力电子变换器宽禁带器件的高频采样与保护电路设计技术

1 引言

宽禁带器件的高频高速开关特性对采样和保护电路提出了更高要求，SiC MOSFET的开关时间在10~50 ns，GaN HEMT的开关时间在2~10 ns，采样和保护电路的响应速度必须与之匹配。过流保护需要在器件损坏前关断，在宽禁带器件中，短路耐受时间仅为1~10 μs，远低于Si IGBT的10~20 μs，保护电路需要在1 μs内完成检测和关断。电流采样需要在高dv/dt和高di/dt环境下保持精度，在SiC MOSFET的桥式电路中，共模电压变化率可达50 kV/μs，采样电路需要高共模抑制比。本章将系统阐述宽禁带器件的高频采样和保护电路设计技术，包括电流采样、电压采样、过流保护和过压保护等，为宽禁带变换器的采样和保护设计提供系统指导。

2 高频电流采样

2.1 分流电阻采样

分流电阻采样是最简单、最经济的电流采样方法，在宽禁带器件的高频应用中，需要特别注意共模抑制和寄生参数。差分采样，使用差分放大器采集分流电阻两端的电压，在SiC MOSFET应用中，差分放大器的共模抑制比（CMRR）在100 kHz时应大于80 dB，在1 MHz时应大于60 dB。同轴分流电阻，在极高频率下，使用同轴结构的分流电阻，寄生电感<1 nH，可准确测量高频电流波形。

2.2 电流互感器采样

电流互感器在宽禁带器件的高频应用中可提供隔离采样。高频电流互感器，使用高频磁芯（镍锌铁氧体），在100 kHz~10 MHz范围内保持平坦的频率响应，带宽应大于开关频率的10倍。罗氏线圈，带宽极宽（DC~100 MHz），可测量高频电流波形，在GaN HEMT应用中，罗氏线圈可准确测量纳秒级的电流变化，灵敏度较高，但需要积分器处理。

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