پديد آورنده :
اويسي، الهام
عنوان :
بررسي و بهبود مدارهاي راه انداز گيت فركانس بالا
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده برق و كامپيوتر
صفحه شمار :
ده، 97ص.: مصور
استاد راهنما :
حسين فرزانه فرد
توصيفگر ها :
راه اندازي گيت رزونانسي , تلفات راه انداز گيت , راه انداز گيت رزونانسي نوع منبع جريان , تلفات كليدزني
تاريخ نمايه سازي :
1394/09/25
استاد داور :
رسول دهقاني، اصغر غلامي
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/10/06
رشته تحصيلي :
برق و كامپيوتر
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
چكيده فارسي :
1 چكيده امروزه با پيشرفت تكنولوژي و تمايل به مجتمعسازي مدارات الكترونيكقدرت نياز به كاهش اندازهي المانهاي غيرفعال مدار و درنتيجه كاهش حجم و وزن اين مدارات بيشترشدهاست پارامترمهم و تاثيرگذار جهت دستيابي به اين اهداف افزايش فركانسكليدزني ميباشد باتوجه به اينكه تمايل به باالرفتن سرعت پردازندهها نيزوجود دارد باالرفتن فركانس به سريعترشدن پاسخ حالتگذراي مدار نيز كمك خواهدنمود دركنار اين مزايا باالرفتن فركانس افزايش تلفات وابسته به فركانس را بههمراه دارد دريك راهاندازگيت نوع منبعولتاژ تلفات با فركانس رابطهي مستقيم دارد لذا استفاده از اين نوع راهاندازگيت براي ماسفتقدرت درفركانسهاي باال موجب محدودشدن راندمان مدار الكترونيكقدرت ميشود بااستفاده از اين نوع راهانداز انرژي ذخيرهشده درخازن گيت ماسفتقدرت در مقاومتگيت آن تلف ميشود جهت بازيابي اين انرژي تلفشده ونيزكاهش تلفات راهاندازگيت روشهاي راهاندازگيت رزونانسي معرفي شدهاند دريك راهاندازگيت رزونانسي بااضافهشدن يك المان ذخيرهكننده انرژي بهصورت سري با مقاومتگيت انرژي ذخيرهشده درگيت ماسفتقدرت بازيافت ميشود راهاندازهاي گيت رزونانسي نوع منبعجريان ضمن شارژ و دشارژ خازن ورودي ماسفتقدرت توسط يك جريان تقريباثابت سرعتكليدزني ماسفت را باال ميبرد بهاينترتيب بهكاربردن اين راهاندازها به كاهش تلفاتكليدزني ماسفتقدرت كه تلفات غالب درمحدودهي فركانسهاي باالست كمك مينمايد تمايل به كاهش ولتاژتغذيهي ريزپردازندهها جهت كاهش اتالف توان آنها مطرح ميباشد همچنين دركاربردهاي خاصي سطح ولتاژتغذيه مدارقدرت به كمترازسطح ولتاژآستانه ماسفت ميرسد چنانچه همين سطح ولتاژپايين مربوطبه مدارالكترونيك ويا مربوطبه مدارقدرت براي تغذيه مدار راهاندازگيت بهكاررود امكان روشنشدن مناسب ماسفتقدرت فراهم نميشود و تلفاتكليدزني آن باال خواهدرفت درچنينشرايطي طراحي يك راهاندازگيت باتوانايي افزايش سطح ولتاژگيت به مقداري بيشاز ولتاژتغذيه مدار اهميت بسزايي دارد همچنين باتوجه بهاينكه بيشتر مدارات الكترونيكقدرت بيشازيك كليدقدرت دارند استفاده از راهاندازهاي گيت مجزا افزايش حجممدار و نيزپيچيدگي مداركنترل را بههمراه خواهدداشت دراين پاياننامه ابتدا ساختار نحوهعملكرد راهاندازگيت نوع منبعولتاژ و نيز اثرات ناشي از افزايش فركانس برتلفات اين راهانداز بيانشده است سپس راهاندازهاي گيت رزونانسي و نيز راهاندازهاي نوع منبعجريان كه تاكنون براي كاربرد درفركانسهاي باال ارائهشدهاند مورد بررسي قرارگرفتهاند دراين پاياننامه راهاندازهاي گيت رزونانسي نوع منبعجريان پيشنهادياول و دوم بهمنظور كاهش تلفات راهاندازگيت و تلفاتكليدزني ماسفتقدرت درفركانسهاي باال ارائهشدهاند همچنين اين دو راهانداز پيشنهادي با بهرهگيري از ايدهي كلمپ اكتيو اين امكان را فراهم نمودهاند تا سطح ولتاژگيت ماسفت بهمقداري بيشاز ولتاژتغذيه مدار افزايش يابد راهاندازگيت پيشنهادي دوم عالوه بركاهش دادن بيشتر تلفات هدايتي مدار راهانداز قابليت عملكرد درمحدودهي وسيعي از تغييرات ضريبوظيفه ماسفت قدرت و نيز فركانس كليدزني را دارد راهاندازگيت پيشنهاديسوم نيز از نوع منبعجريان بوده و ضمن كاهش تلفات راهاندازگيت و تلفاتكليدزني ماسفتقدرت امكان راهاندازي دوكليدقدرت موجود دريك شاخهي پل را با استفاده از خاصيت انتقال انرژي بين دو سلف تزويجشده بهوجود آوردهاست صحت عملكرد هرسه راهاندازگيت پيشنهادي درقالب تحليلهاي نظري و نتايجشبيهسازي اثباتگرديدهاست عالوهبرآن براي راهانداز پيشنهادياول نتايج پيادهسازيعملي نيز ارائهشدهاست كلماتكليدي 1 راهاندازگيت رزونانسي 2 تلفات راهاندازگيت 3 راهاندازگيت رزونانسي نوع منبعجريان 4 تلفاتكليدزني
چكيده انگليسي :
18 Investigation and Improvement of High Frequency Gate Drive Circuits Elham Ovaysi e ovaysi@ec iut ac ir Date of Submission 2015 09 05 Department of Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Hosein Farzanehfard hosein@cc iut ac irAdvisor Ehsan Adib ehsan adib@cc iut ac irAbstract In today power supply technology especially in computing and telecommunication systems such as mobileand microprocessor applications it is desired to have power supplies with high power density fast transientresponse high efficiency and less weight Increasing switching frequency is an important parameter to achievethese purposes Considerable gate driving losses and switching losses are the consequences of increasedswitching frequency which leads to efficiency degradation in conventional gate drivers Thus in highfrequency applications resonant gate drive techniques are proposed in order to recover a portion of the gateenergy dissipated in high frequency conventional gate drivers In resonant gate drivers the input capacitanceof the power MOSFET resonates with the inductor which is used to realize the LC driver So this capacitancewould be charged with zero initial inductor current In current source driver CSD the mentioned capacitanceis charged and discharged through a constant current produced by an inductor Consequently in addition togate drive loss reduction transition time is reduced and lower switching loss can be attained On the other hand in a CSD with discontinuous inductor current the conduction loss could be decreased and the drive currentwould be independent of power MOSFET duty cycle This makes the discontinuous CSDs suitable for variableduty cycle control In low voltage converters especially in portable applications due to low level of inputvoltage it is demanded that the gate drive circuit enhance the gate voltage of the power MOSFET to more thanthe input voltage In converters with more than one power switch using separate gate drivers results in circuitcomplexity and increment of gate driver size In this thesis after a brief review of resonant gate drivers and CSDs three new CSDs are introduced Thefirst CSD enjoys from reducing the gate drive losses in addition to a notable reduction in switching losses This is due to the fact that the driver is a current source gate driver enhancing the speed of charging anddischarging of gate capacitance Two other considerable features of the proposed CSD are the low number ofcomponents used and simple control circuit The individual feature of the first proposed circuit is that the gate source voltage of the power MOSFET can reach higher than the supply voltage In the second proposed CSD in addition to rising gate voltage of the power MOSFET conduction loss is decreased even further and thedrive current is independent of power MOSFET duty cycle Therefore this CSD is useful for variable dutycycle control The third proposed CSD is able to drive two power MOSFETs which is applicable insynchronous buck converter The presented simulation results of these CSDs confirm the theoretical analysis and a prototype of the first CSD is implemented to validate the features of the proposed circuit Keywords Resonant gate driver gate drive loss current source driver switching loss
استاد راهنما :
حسين فرزانه فرد
استاد داور :
رسول دهقاني، اصغر غلامي
