[发明专利]一种获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的方法

说明书

本发明公开了一种获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的方法，包括：搭建获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的电路；列写电路状态变量的微分方程组；获得开关管输出端寄生电容与开关管输出端电压之间的数学表达式并代入微分方程组中；获得超高频运行开关管输出端电压数值计算结果；求取超高频运行开关管输出端电压从初始值至首次为零所需时长；根据该时长推算超高频运行开关管输出端等效寄生电容。该方法可提高在开关管输出端寄生电容非线性特性影响下超高频变换器参数设计的准确度。

技术领域

本发明涉及超高频谐振变换器的技术领域，尤其是指一种获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的方法。

背景技术

超高频谐振变换器能够显著减小系统无源元件体积，降低整体重量及成本，提高系统瞬态响应速度。然而超高频谐振变换器谐振模态过程受开关管输出端寄生电容非线性特性影响明显，直接依赖器件数据手册进行参数设计将会产生较大误差。此外，若借助数值仿真软件进行辅助参数设计，则只能盲调，存在物理意义不明确及设计效率低的问题。超高频谐振变换器为保证系统取得较高的工作效率，通常需要工作在软开关下。若在变换器参数设计阶段所参考的开关管输出端寄生电容数值与实际工作情况下的等效电容数值存在较大差距，将会造成实际变换器运行过程中开关管无法实现软开关，导致器件发热严重，降低变换器工作效率，甚至烧毁器件。

目前开关管寄生电容研究领域的相关专利主要为提取开关管寄生电容在相应电压下的数值，如申请号CN201711130805.8提出一种GaN HEMT器件寄生参数的提取方法，将夹断偏置条件下的测试数据分为低频段、中频段和高频段，分别提取寄生电容和本征电容及寄生电感，并引入一个最优参数搜索算法，减小参数提取结果受测试不确定性的影响；申请号CN201710887326.4提出一种用于提取双栅极砷化镓pHEMT器件寄生电容是的开路结构测试方法，克服了通过器件截止、低频测量的直接法得到的电容值和内部本征参数不准确的缺陷。但遗憾的是，在电力电子变换器应用研究领域，尤其是超高频谐振变换器研究领域，尚未有针对变换器谐振模态受开关管输出端寄生电容非线性特性影响显著的问题，提出一种行之有效的等效电容获取方法。因此本领域需要一种获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的方法，可有效提高超高频谐振变换器的参数设计准确度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的方法，包括以下步骤：

S1、搭建获取超高频运行开关管输出端等效寄生电容的电路；

S2、列写步骤S1所述电路的状态变量的微分方程组；

S3、获得开关管输出端寄生电容与开关管输出端电压之间的数学表达式，并将其代入步骤S2所述的微分方程组；

S4、求解经步骤S3后所得的微分方程组，获得超高频运行开关管输出端电压数值计算结果；

S5、基于步骤S4所述超高频运行开关管输出端电压数值计算结果，求取超高频运行开关管输出端电压从初始值至首次为零所需时长；

S6、根据步骤S5所述时长计算超高频运行开关管输出端等效寄生电容。

进一步，所述超高频运行开关管指的是在超高频(数十MHz)谐振变换器中运行的开关管；所述输出端指的是开关管漏极和源极之间。

进一步，在步骤S1中，所述电路包含电源、电感和超高频运行开关管；其中，所述电源正极与电感一端连接，所述电感另一端与超高频运行开关管的漏极连接，所述超高频运行开关管的栅极、源极与电源负极连接。

进一步，在步骤S2中，所述微分方程组的电感电流初始值为零、超高频运行开关管输出端电压初始值为根据实际变换器工作需要给定。