淺析MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程電源中的應(yīng)用

馬媛

摘要：電力工程是我國非常重要的民生工程，也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中非常重要的部分，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力工程運用到了各種新技術(shù)，通過各種新技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠有效提高電力工程的質(zhì)量，實現(xiàn)高質(zhì)量的輸配電，為人們提供安全可靠的電力。MOSFET串聯(lián)技術(shù)具有性能好、損耗小等優(yōu)點，將其運用到電力工程的電源中，能夠滿足高壓輸送和高功率密度的要求。本文就MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程電源中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：MOSFET串聯(lián)技術(shù)；電力工程；電源

引言：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種電力電工技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。為了適應(yīng)人們對電力傳輸?shù)母咭?，實現(xiàn)高功率密度和高壓輸送的要求，MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程的電源中得到了廣泛的應(yīng)用，具有輸入阻抗小、開關(guān)損耗小以及驅(qū)動功率小等優(yōu)點，因此在電力工程的電源中得到了廣泛的應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了高性能的要求，同時還大大節(jié)約了電能，以促進(jìn)我國的可持續(xù)發(fā)展。

1.MOSFET串聯(lián)運用在電力工程電源中的重要性

和其他的工程相比，電力工程更加復(fù)雜，涉及到的內(nèi)容和環(huán)節(jié)非常繁多，主要涉及到發(fā)電工程、電力傳輸和配電過程，雖然能夠帶來非常大的社會效益，使人們的生活更加便捷，但是電力工程項目比較復(fù)雜，因此輸配電質(zhì)量的保障上具有個更大的困難。在電力輸配送的過程中，無論是發(fā)電工程還是輸送線路以及配電箱，都會造成電能的大量損耗，大大浪費了能源，與我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不相符合。尤其是近年來，能源問題已經(jīng)成為了世界性的問題，每個國家每個行業(yè)都在節(jié)能上給予了更高的重視，電力工程的電能損耗問題嚴(yán)重制約著電力工程的發(fā)展，因此，電力工程的相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)技術(shù)的研究，充分利用各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不僅能夠提高電力工程的輸配電效率和質(zhì)量，同時還能有效的減少對環(huán)境造成的不利影響，節(jié)約能源。

將MOSFET運用到電力工程的電源中，在很多方面都表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，尤其是在能源損耗方面，可以大大減少能源的浪費。MOSFET要在特點的電壓和電流下工作，這樣才能保證所有的器件不會被損壞，但是在一些運用的領(lǐng)域，需要在高電壓和大電流的背景下工作，因此對功率MOSFET的耐壓能力以及電流容量等也提出了更高的要求，如果沒有滿足這種要求，MOSFET的應(yīng)用將會受到限制。但是在電力工程的電源中，使用MOSFET串聯(lián)技術(shù)，MOSFET自身的參數(shù)會和電路的參數(shù)不匹配，因此在將器件串聯(lián)時，就容易出現(xiàn)電壓分配不均勻的現(xiàn)象，串聯(lián)的MOSFET也容易出現(xiàn)過壓的現(xiàn)象，從而損壞MOSFET。

2.MOSFET串聯(lián)技術(shù)在電力工程電源中的應(yīng)用

2.1影響MOSFFT串聯(lián)均壓的因素

將MOSFET串聯(lián)起來使用，每一個MOSFET期間都要經(jīng)過通態(tài)、開通、斷態(tài)和關(guān)斷這幾個階段，在通態(tài)和斷態(tài)的狀態(tài)中，MOSFET上的電壓是基本保持不變的，就算有變化也是微小的變化，因此電壓是一個相對比較穩(wěn)定的狀態(tài)。但是當(dāng)關(guān)斷和開通狀態(tài)時，MOSFET上承擔(dān)的電壓則是非常不穩(wěn)定的，電壓側(cè)會發(fā)生快速的變化，因此在這兩個狀態(tài)中電壓是屬于動態(tài)變化的過程。因此，導(dǎo)致MOSFET電壓不均勻的主要因素有兩種，分別為靜態(tài)電壓不均勻和動態(tài)電壓不均勻。

2.1.1動態(tài)均壓

在動態(tài)的過程中，器件上會發(fā)生電壓和電流變化的現(xiàn)象，器件就會受到一個非常大的應(yīng)力，而且由于這個時間非常短，因此控制起來非常困難。動態(tài)電壓出現(xiàn)不均是由于功率器件在關(guān)斷和開通時時間不一樣導(dǎo)致的。而開關(guān)時間不一樣是由于元器件的參數(shù)特性本身存在著差異陛導(dǎo)致的。

2.1.2靜態(tài)均壓

靜態(tài)電壓出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象主要是由于通態(tài)時MOSFET斷態(tài)漏電流和等效電阻等不一致導(dǎo)致的。靜態(tài)電壓不均主要受到通態(tài)參數(shù)影響和斷態(tài)參數(shù)影響。例如當(dāng)MOSFET處于斷態(tài)時，內(nèi)部的PN結(jié)正處于反偏的狀態(tài)，漏源極之間沒有電流流過或者只有微小的漏電流流過，因此在斷態(tài)的電壓下，就相當(dāng)于一個較大的電阻。再加上MOSFET本身在制造的過程中會有一定的差異性，因此聚會導(dǎo)致等效電阻不同。所以在關(guān)斷的狀況下，串聯(lián)閥的器件上就會出現(xiàn)電壓分布不均勻的情況。

2.2MOSFFT串聯(lián)的原則

MOSFET器件在串聯(lián)使用的過程中，應(yīng)該遵循以下幾個原則：（1）首先是在選擇功率器件時，應(yīng)該選擇相同型號、同一個批次、正溫度系數(shù)以及內(nèi)部參數(shù)分散比較小的器件，從而使靜態(tài)均壓更好；（2）其次，在設(shè)置布局時，應(yīng)該對稱設(shè)置，串聯(lián)單元的驅(qū)動回路和功率回路都應(yīng)該合理的對稱，功率管也應(yīng)該盡量對稱，同時距離要比較靠近，這樣也能一定程度上提高M(jìn)OSFET的均勻效果；（3）在串聯(lián)時，還應(yīng)該消除寄生振蕩，在每個功率管的柵極串聯(lián)接入一個鐵氧體磁珠，然后增加一個小電阻，能夠有效的降低寄生振蕩。

2.3MOSFFT串聯(lián)反激電路設(shè)計

MOSFET串聯(lián)反激電路設(shè)計同樣是在遵從MOSFET串聯(lián)的原則上進(jìn)行設(shè)計的，可以設(shè)計一款直流輸入電壓，在多路輸出電壓電力工程輔助電源上的輸入電路將2個MOSFET期間串聯(lián)，電路的設(shè)計主要包括箝位電路設(shè)計、緩沖電路設(shè)計和MOSFET驅(qū)動電路設(shè)計。在設(shè)計驅(qū)動電路電路時，采用控制芯片UC3845，將1路驅(qū)動PWM波輸出，增加驅(qū)動能力，隔離驅(qū)動變壓器后，實現(xiàn)MOSFET的串聯(lián)。

結(jié)語：MOSFET具有輸入阻抗小、開關(guān)損耗小以及驅(qū)動功率小等優(yōu)點，但是單獨使用的耐壓能力比較差，并且價格非常昂貴，需要花費較大的成本，將MOSFET串聯(lián)使用，則能夠大大增強(qiáng)MOSFET的耐壓能力，同時一定程度上降低成本。