基于MOSFET串并联技术的海航脉冲发生器的设计与实现

发布时间：2017-10-03 01:27

  本文关键词：基于MOSFET串并联技术的海航脉冲发生器的设计与实现

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【摘要】：大功率脉冲发生技术是在尖端武器制造、工业生产、环境保护等多个方面有广泛应用的一门技术,同时也是许多高新技术领域的基础技术。船舶导航设备中的海航脉冲发生器也同样应用了脉冲发生技术。海航脉冲发生器的性能直接决定导航设备的可靠性、精度、安全性。然而目前,海航脉冲发生器仍然以氢闸流管作为主开关器件。众所周知,氢闸流管作为半控型器件,其导通关断特性非常不理想。理想的脉冲发生器的波形是上升沿时间与下降沿时间都为零的矩形脉冲,而实际中,当然不存在这样的脉冲,因而人们在设计脉冲发生器时千方百计的减小脉冲上升沿与下降沿的时间。针对氢闸流管产生的脉冲上升沿与下降沿时间过长的状况,本课题在研究现有脉冲发生技术的基础上,采用了开通与关断速度极快的全控型器件MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)替代半控型器件氢闸流管作为脉冲产生的开关,以获得的脉冲波形更加接近理想波形。本文主要研究使用MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)作为海航脉冲发生器主开关时,该电路主回路及驱动电路设计、参数选取方法。同时对相关辅助电路进行设计选型,并对MOSFET串并联等关键问题进行了分析。使用多个MOSFET进行串并联以提高总的脉冲电流和电压,降低单个MOSFET的通过电流和承压,从而提高系统容量和可靠性。本文对多个MOSFET在串并联时电压电流的不均衡问题进行了分析,并给出相应的解决方案。文中还进一步通过搭建实验平台,将测试数据与国际主流产品进行对比,验证该方案的实际性能。
【关键词】：脉冲发生器 理想波形 MOSFET 驱动电路
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U666.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 本课题研究意义10-11
• 1.2 国内外发展与现状11-14
• 1.2.1 脉冲发生器发展与现状11-12
• 1.2.2 MOSFET串并联发展与现状12-14
• 1.3 本课题研究内容14-17
• 第二章 脉冲发生器的主体部分设计17-29
• 2.1 主电路设计17-24
• 2.1.1 开关器件的选择17
• 2.1.2 刚性脉冲发生器主电路设计17-20
• 2.1.3 脉冲形成过程分析20-24
• 2.2 控制部分设计24-25
• 2.2.1 控制策略研究24
• 2.2.2 脉冲信号触发电路设计24-25
• 2.3 供电电源设计25-26
• 2.4 脉冲变压器的设计26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 Power MOSFET驱动电路的设计与理论推导29-41
• 3.1 驱动芯片的分析与选择29
• 3.2 Power MOSFET对驱动电路的要求29-35
• 3.3 Power MOSFET的驱动电路35-40
• 3.3.1 驱动电路的设计35-36
• 3.3.2 驱动电路参数选取36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 Power MOSFET串并联技术研究41-65
• 4.1 Power MOSFET工作原理及基本特性41-45
• 4.1.1 Power MOSFET工作原理41-42
• 4.1.2 Power MOSFET基本特性42-45
• 4.2 Power MOSFET的串联特性研究45-54
• 4.2.1 静态电压不均衡分析45
• 4.2.2 动态电压不均衡分析45-49
• 4.2.3 电压不平衡改善措施49-54
• 4.3 Power MOSFET的并联特性研究54-64
• 4.3.1 影响并联均流的因素分析54-60
• 4.3.2 电流不均衡改善措施60-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 实验平台搭建与分析65-77
• 5.1 均压与均流电路的实验65-72
• 5.1.1 控制电路设计65
• 5.1.2 驱动电路与主电路的设计65-67
• 5.1.3 实验结果分析67-72
• 5.2 脉冲发生器整机实验72-75
• 5.2.1 平台搭建72
• 5.2.2 实验结果分析72-75
• 5.3 本章小结75-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77
• 6.2 展望77-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85

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本文编号：962402