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炭化珪素デバイスの高速スイッチング特性に注目したMHz級高周波電力変換器

MHz级高频功率转换器，专注于碳化硅器件的高速开关特性

基本信息

批准号：
18K13802
负责人：
奥田貴史
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K13802/
关键词：
電力変換回路高周波動作 SiCデバイスデバイスモデル駆動回路回路シミュレーション寄生インダクタンス高周波電力変換回路パワーエレクトロニクス炭化珪素トランジスタデバイスモデリングパワープロセッシング

项目摘要

本研究では炭化珪素(SiC)パワーデバイスの高速スイッチング特性に注目し，駆動周波数10 MHzをこえる高周波電力変換回路の実現をめざす．SiCは高い絶縁破壊電界を有しており，Siデバイスの物理限界をこえる高耐圧，低オン抵抗のデバイスが実現できる．SiCデバイスはSiを置きかえる形で実用化がすすんでおり，本研究ではさらにその先を見据え，Siでは成しえない高周波電力変換回路の提案をめざす．昨年度では10 MHzに対応した回路シミュレーション環境を構築した．デバイスモデルに改良を加え，10 MHzの高周波スイッチングを精度よく再現できるようにした．特にミラー期間中ではチャネル領域の非理想的な特性の影響を受けやすく，注意深くモデリングを行う必要があることがわかった．また，受動部品にも注目し，MHzクラスでの振る舞いについて詳しく解析した．これらの知見を総合し，10 MHzという極めて高い周波数領域でも精度の高い電力変換回路のシミュレーションを実現することができた．今年度では構築した回路シミュレーション環境を用いて10 MHzを超える高周波で力変換回路の設計を行った．MOSFETの帰還容量や出力容量の影響を吟味し，スイッチング速度を制限している物理について考察した．また，寄生インダクタンスの影響についても詳細に調べ，回路パターンの最適化を行った．これにより，13.56 MHzの動作周波数においても直流100 Vから200 Vへの昇圧を実現することができた．また，今回得られた知見を1 MHz級電力変換回路に応用することで，1 kWの昇圧回路においても変換効率95%と非常に高い値を実現した．本研究にて得られた知見は高周波電力変換回路の設計に資するものだと考えられる．

In this paper, we pay attention to the high speed switching characteristics of SiC, and the realization of high frequency power switching circuit at the frequency of 10 MHz. SiC has a high voltage breakdown and a low voltage resistance. SiC has a high voltage breakdown and a low voltage resistance. SiC has a high voltage breakdown. This study is based on the previous data, Si is a high frequency power conversion circuit proposal. Last year, the 10 MHz circuit was constructed. For example, if you want to increase the accuracy of the 10 MHz high frequency signal, you can use it to improve the accuracy of the signal. In particular, the influence of non-ideal characteristics in the field of production during the period of production should be noted. The moving parts are focused on, MHz, vibration, dance, detail analysis. The power conversion circuit is realized with high precision in the 10 MHz and medium frequency domain. This year, the design of power conversion circuits for 10 MHz and high frequency environments is being investigated. The influence of MOSFET recovery capacity and output capacity on the design of power conversion circuits is being investigated. The influence of parasitic factors on the optimization of loop parameters is carefully adjusted. This is the case with the 13.56 MHz operating cycle and the DC voltage rise from 100 V to 200 V. This time, we realized that the 1 MHz power conversion circuit had a conversion rate of 95% and a very high conversion rate. This study has found that the design of high frequency power converter circuit is very important.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Flyback Converter with SiC Power MOSFET Operating at 10 MHz: Reducing Leakage Inductance for Improvement of Switching Behaviors

DOI：
10.23919/ipec.2018.8507361
发表时间：
2018-05
期刊：
2018 International Power Electronics Conference (IPEC-Niigata 2018 -ECCE Asia)
影响因子：
0
作者：
Kazuki Hashimoto;T. Okuda;T. Hikihara
通讯作者：
Kazuki Hashimoto;T. Okuda;T. Hikihara

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