GaN基电路的振荡问题及稳定性研究

发布时间：2024-10-04 18:41

　　氮化镓(GaN)器件基于高开关速度、低导通电阻以及更高的电流密度等性能优势成为了应用热点。但是GaN器件在应用中开关速度极快,且在满足环路布局设计需求时,其高频环路阻尼较小,这会导致电路容易发生误开通振荡,并带来GaN基电路的稳定性问题,如发散振荡,特别是在桥式电路中。因此,本文将从电路和稳定性两个角度对桥式电路中的振荡及稳定性问题展开研究。首先基于双脉冲等效电路,对两种不同封装GaN器件被动管发生误开通的振荡机理进行分析。得出非开尔文GaN器件是由栅漏极电容的充放电电流和共源电感上的感应电压构成主要振荡诱因,开尔文GaN器件是由栅漏极电容的充放电电流构成主要振荡诱因,并通过LTSpice仿真验证了理论分析的正确性。其次通过对比两种振荡器稳定性判据,将负阻振荡器理论作为GaN基电路的稳定性准则。对两种不同封装GaN基电路分别建立开通和关断振荡小信号模型,并构造出类比负电导模型,从而判断GaN基电路的稳定性。得出GaN基电路的稳定性与被动管跨导系数gm1值有关,且gm1值越大,电路越容易发生发散振荡;非开尔文GaN器件容易在开通过程中发生发散振荡,而开尔文GaN器件电路不容易发生稳定性问题...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 GaN器件研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 GaN器件面临的技术挑战
        1.2.2 GaN器件应用中的问题
    1.3 本文主要研究内容
2 GaN器件振荡机理分析
    2.1 GaN器件双脉冲测试电路原理
    2.2 不同封装GaN器件的振荡机理分析
        2.2.1 开通过程振荡机理
        2.2.2 关断过程振荡机理
    2.3 仿真验证
    2.4 本章小结
3 GaN基电路稳定性分析
    3.1 振荡器稳定性判据
        3.1.1 基本反馈振荡器理论
        3.1.2 负阻振荡器理论
    3.2 振荡小信号建模
        3.2.1 开通过程小信号分析建模
        3.2.2 关断过程小信号分析建模
    3.3 稳定性分析
        3.3.1 非开尔文GaN器件稳定性分析
        3.3.2 开尔文GaN器件稳定性分析
    3.4 本章小结
4 GaN基电路振荡抑制方法研究
    4.1 主动抑制措施
        4.1.1 减小开关速度
        4.1.2 环路优化布局
        4.1.3 GaN半桥模块
    4.2 被动抑制措施
    4.3 本章小结
5 结论
    5.1 全文工作总结
    5.2 后续工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集



本文编号：4007019