張 倩

（三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 三門峽 472000）

人們生活水平不斷提高以及社會(huì)生產(chǎn)不斷發(fā)展，對電力工程的質(zhì)量提出了新的要求。只有不斷地提高電力工程的電力傳輸能力，以高功率和高電壓的電力輸送滿足社會(huì)發(fā)展對電力的需求。在電力工程的電源方面，MOSFET串聯(lián)技術(shù)是一種新型的電力電源改善技術(shù)。MOSFET串聯(lián)技術(shù)以其自身的輸入阻抗小、工作損耗低、功率小等特點(diǎn)能夠在電力電源上投入實(shí)際應(yīng)用。在電力工程電源中應(yīng)用MOSFET串聯(lián)技術(shù)節(jié)省了大量不必要電能的浪費(fèi)，進(jìn)而促進(jìn)我國電力產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展。

1 MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程電源中應(yīng)用的作用

電力的輸配送中，發(fā)電工程、輸配電線路以及配電箱方面都會(huì)造成大量電能的損耗，不僅浪費(fèi)大量的電力能源，也造成電力企業(yè)電力成本的大量浪費(fèi)。對電力工程而言，其自身電能的不合理損耗制約了電力工程長久的發(fā)展。因此，對于新技術(shù)的研發(fā)探討工作成為電力工程發(fā)展首要待解決的問題。通過現(xiàn)代化的技術(shù)中支持，實(shí)現(xiàn)電力工程中對電力的有效控制，進(jìn)而提高電力工程整體的輸配電質(zhì)量和效率，減少電能損耗對周圍環(huán)境造成的污染。

MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程電源中的應(yīng)用能夠有效地解決電力能源的損耗問題。MOSFET串聯(lián)技術(shù)需要再特殊的電壓和電流下工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電力工程的中電路器件的保護(hù)，避免MOSFET串聯(lián)技術(shù)應(yīng)用對整個(gè)電路造成嚴(yán)重破壞。對于一些運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中電力的應(yīng)用，其少不了高壓、高電流的支持，這種環(huán)境下，其對MOSFET串聯(lián)技術(shù)自身耐壓能力和電力整體容量有著更高的需求，若MOSFET串聯(lián)技術(shù)不能夠滿足該工作的需求，則其實(shí)際的發(fā)展應(yīng)用有一定的不足。在電力工程電源中應(yīng)用MOSFET串聯(lián)技術(shù)，其MOSFET技術(shù)和電路自身的參數(shù)配置會(huì)產(chǎn)生沖突，相應(yīng)的電力元器件串聯(lián)后，其電壓分配會(huì)產(chǎn)生差異性，進(jìn)而導(dǎo)致一些過壓現(xiàn)象發(fā)生，對MOSFET造成嚴(yán)重威脅。

2 MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 MOSFET串聯(lián)技術(shù)均壓變化的影響因素

電力工程中MOSFET串聯(lián)技術(shù)的運(yùn)用使MOSFET元器件會(huì)經(jīng)歷開通、通態(tài)、關(guān)斷、斷態(tài)等多個(gè)階段。MOSFET上電壓變化嚴(yán)重主要集中在開通和關(guān)斷兩個(gè)階段，且電壓的變化呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的特征。

（1）靜態(tài)均壓。靜態(tài)均壓自身的變化主要以通態(tài)階段傳遞給MOSFET電壓。通態(tài)階段MOSFET等效電阻、斷態(tài)漏電流以及MOSFET自身的溫度和電路走線電阻各個(gè)數(shù)據(jù)不統(tǒng)一，進(jìn)而會(huì)發(fā)生電壓浮動(dòng)較大的現(xiàn)象。①通態(tài)階段參數(shù)的特殊性。圖1中對MOSFET和MOSFET2串聯(lián)運(yùn)行階段各自的電壓分配進(jìn)行分析。

圖1 MOSFET串聯(lián)電路運(yùn)行示意圖

根據(jù)MOSFET串聯(lián)電路運(yùn)行示意圖以及電力工程中靜態(tài)電路的原理對串聯(lián)電路進(jìn)行計(jì)算：

得出

②實(shí)際斷態(tài)參數(shù)分析。對斷態(tài)參數(shù)分析先分析MOSFET在斷態(tài)階段下，MOSFETPN結(jié)狀態(tài)。斷態(tài)階段，其PN結(jié)為反偏狀態(tài)，相應(yīng)漏源極之間電流量微弱，幾乎可以忽略不計(jì)。斷電階段電壓工作，進(jìn)而形成電阻。但是MOSFET元器件制造當(dāng)中避免不了存在一定的差異，在實(shí)際應(yīng)用中，其PN結(jié)特性受到影響，在斷態(tài)階段下MOSFET的串聯(lián)電路中不同器件其漏電流也就不同。

在MOSFET處于斷態(tài)階段時(shí)，漏電流和溫度的增長成正比，MOSFET元器件自身溫度增長100℃，則漏電流增加可以達(dá)到十倍以上，而其等效電阻反而隨著漏電流增大迅速減小。在MOSFET串聯(lián)電路當(dāng)中，不同器件之間存在一定的溫度差，而溫度差越大，其漏電流就越大，不同部位電壓就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻性。由此可見，導(dǎo)通電阻和MOSFET自身溫度對靜態(tài)電壓不均勻現(xiàn)象有著明顯的影響。

（2）動(dòng)態(tài)均壓。動(dòng)態(tài)均壓中MOSFET的元器件電壓和電流變化較大，會(huì)給元器件自身工作造成巨額應(yīng)力，且整個(gè)工作時(shí)間較短，對過程穩(wěn)定的控制難度較大。動(dòng)態(tài)電壓不穩(wěn)定的現(xiàn)象主要受元器件開通和關(guān)斷影響較大。電力工程中主電路的線路設(shè)計(jì)和配線的電感之間不均勻，電力線路整體雜散也會(huì)影響動(dòng)態(tài)均壓。此外，驅(qū)動(dòng)延時(shí)及門極振蕩會(huì)對動(dòng)態(tài)均壓造成的影響。

對失衡過電壓的控制，要求電力工程電源中MOSFET下驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)當(dāng)中，確保觸發(fā)的基礎(chǔ)上控制觸發(fā)信號延遲在0.3 s之間，避免嚴(yán)重的失衡過電壓問題出現(xiàn)。還可以優(yōu)化電力工程電源中MOSFET串聯(lián)元器件組成閥的控制時(shí)間。MOSFET串聯(lián)器件中關(guān)斷較短延遲的MOSFET其電壓上升率較高。對于有限關(guān)斷的MOSFET，其承擔(dān)電壓較大，而后關(guān)斷的MOSFET，其沒有較大的電壓承受壓力。

2.2 MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程電源中的實(shí)際應(yīng)用

（1）功率器件的應(yīng)用。對功率器件的實(shí)際應(yīng)用上，要考慮到功率器件的型號、批次及內(nèi)部參數(shù)。選擇具有正溫度系數(shù)，且其實(shí)際內(nèi)部參數(shù)分散有保障的MOSFET器件應(yīng)用到實(shí)際中去，確保靜態(tài)均壓的穩(wěn)定性。（2）采用對稱布局。MOSFET串聯(lián)技術(shù)其串聯(lián)單元的功率回路及驅(qū)動(dòng)回路電路板設(shè)置要考慮實(shí)際應(yīng)用的合理性，對電路板的印制和設(shè)計(jì)工作采用對稱性布局，功率管在盡可能減少相互距離基礎(chǔ)上，保持其對稱性。（3）寄生振蕩的控制。對寄生振蕩的控制能夠影響柵極去耦電阻、柵極引線電感、漏極引線電感等多種寄生性質(zhì)的電感有嚴(yán)重影響，對MOSFET整體的電路結(jié)構(gòu)、電壓均分有直接影響?？梢栽诓煌墓β使軚艠O中串聯(lián)鐵氧體磁珠，再增加合適的電阻，實(shí)現(xiàn)對電路當(dāng)中品質(zhì)因數(shù)的控制，控制寄生振蕩的發(fā)生。（4）耦合方式控制。對耦合方式的選擇上MOSFET串聯(lián)技術(shù)的柵極采用非直接式耦合，在其對應(yīng)的串聯(lián)器件安置在散熱裝置上，進(jìn)而強(qiáng)化不同并聯(lián)器件之間的熱耦合性質(zhì)。對于散熱裝置的設(shè)置，將其接入地面，避免功率器件和散熱器的分布電容對電路的正常驅(qū)動(dòng)造成嚴(yán)重影響。（5）應(yīng)用裕量降額。電力工程電源中不僅要對其器件、布局、寄生振蕩等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，還要考慮到器件自身的使用壽命以及MOSFET技術(shù)運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性，在MOSFET技術(shù)應(yīng)用中留有一定的裕量，確保MOSFET技術(shù)在電力工程電源中的合理應(yīng)用。

3 MOSFET串聯(lián)反激電路的設(shè)計(jì)分析

MOSFET串聯(lián)反激電路設(shè)計(jì)必須遵循的MOSFET串聯(lián)自身的原則，由直流輸入電壓，在各個(gè)支路輸出電壓電力工程輔助電源基礎(chǔ)上，相應(yīng)的輸入電路將MOSFET進(jìn)行串聯(lián)，對箝位迪那路、緩沖迪那路以及MOSFET驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，以405 V～615 VDC直流輸入電壓設(shè)計(jì)MOSFET串聯(lián)反激電路如圖2所示。

圖2 反激DC拓?fù)湓硎疽鈭D

其輸出電壓在405 V～615 VDC，控制電壓控制在15V，輸出電壓5V/12V，以自冷設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)電路采用UC3845控制芯片實(shí)現(xiàn)控制。對1路驅(qū)動(dòng)的PWM波進(jìn)行輸出，進(jìn)而增加MOSFET的整體驅(qū)動(dòng)能力，待隔離驅(qū)動(dòng)變壓器，實(shí)現(xiàn)MOSFET的串聯(lián)電路。這種電路設(shè)計(jì)在電力工程電源當(dāng)中的應(yīng)用有效地解決了電力工程各方面電力浪費(fèi)的現(xiàn)象，通過對電源進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)化電力的輸配送，促進(jìn)電力工程可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語

綜上所述，MOSFET以其自身輸入阻抗下、開關(guān)無大損耗、驅(qū)動(dòng)功率需求低等一些列特點(diǎn)受到電力企業(yè)的廣泛歡迎，將其應(yīng)用到電力工程電源當(dāng)中，能夠有效改善電力工程電力消耗大的問題。但是，MOSFET其自身單獨(dú)使用的耐壓能力并不理想，且這種技術(shù)需要電力企業(yè)投入大量的成本。通過研究發(fā)現(xiàn)，將MOSFET串聯(lián)使用后，可大大改善MOSFET自身的耐壓能力，進(jìn)而增加MOSFET的實(shí)用性，降低電力企業(yè)在電力工程電源設(shè)計(jì)上的成本投入，有效地降低電力工程中不必要的電力損失，使其能夠?yàn)槲覈鄳?yīng)生產(chǎn)生活提供高質(zhì)量的電力供應(yīng)支持，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長。