浅析MOSFET串联技术在电力工程电源中的应用

2024.01.31

马媛

摘要：电力工程是我国非常重要的民生工程，也是我国经济发展过程中非常重要的部分，近年来，随着科学技术的不断发展，电力工程运用到了各种新技术，通过各种新技术的应用，不仅能够有效提高电力工程的质量，实现高质量的输配电，为人们提供安全可靠的电力。MOSFET串联技术具有性能好、损耗小等优点，将其运用到电力工程的电源中，能够满足高压输送和高功率密度的要求。本文就MOSFET串联技术在电力工程电源中的应用进行探讨。

关键词：MOSFET串联技术；电力工程；电源

引言：随着我国科学技术的不断发展，各种电力电工技术也得到了快速的发展。为了适应人们对电力传输的更高要求，实现高功率密度和高压输送的要求，MOSFET串联技术在电力工程的电源中得到了广泛的应用，具有输入阻抗小、开关损耗小以及驱动功率小等优点，因此在电力工程的电源中得到了广泛的应用，不仅实现了高性能的要求，同时还大大节约了电能，以促进我国的可持续发展。

1.MOSFET串联运用在电力工程电源中的重要性

和其他的工程相比，电力工程更加复杂，涉及到的内容和环节非常繁多，主要涉及到发电工程、电力传输和配电过程，虽然能够带来非常大的社会效益，使人们的生活更加便捷，但是电力工程项目比较复杂，因此输配电质量的保障上具有个更大的困难。在电力输配送的过程中，无论是发电工程还是输送线路以及配电箱，都会造成电能的大量损耗，大大浪费了能源，与我国的可持续发展战略不相符合。尤其是近年来，能源问题已经成为了世界性的问题，每个国家每个行业都在节能上给予了更高的重视，电力工程的电能损耗问题严重制约着电力工程的发展，因此，电力工程的相关工作人员应该加强技术的研究，充分利用各种先进的科学技术，不仅能够提高电力工程的输配电效率和质量，同时还能有效的减少对环境造成的不利影响，节约能源。

将MOSFET运用到电力工程的电源中，在很多方面都表现出巨大的优势，尤其是在能源损耗方面，可以大大减少能源的浪费。MOSFET要在特点的电压和电流下工作，这样才能保证所有的器件不会被损坏，但是在一些运用的领域，需要在高电压和大电流的背景下工作，因此对功率MOSFET的耐压能力以及电流容量等也提出了更高的要求，如果没有满足这种要求，MOSFET的应用将会受到限制。但是在电力工程的电源中，使用MOSFET串联技术，MOSFET自身的参数会和电路的参数不匹配，因此在将器件串联时，就容易出现电压分配不均匀的现象，串联的MOSFET也容易出现过压的现象，从而损坏MOSFET。

2.MOSFET串联技术在电力工程电源中的应用

2.1影响MOSFFT串联均压的因素

将MOSFET串联起来使用，每一个MOSFET期间都要经过通态、开通、断态和关断这几个阶段，在通态和断态的状态中，MOSFET上的电压是基本保持不变的，就算有变化也是微小的变化，因此电压是一个相对比较稳定的状态。但是当关断和开通状态时，MOSFET上承担的电压则是非常不稳定的，电压侧会发生快速的变化，因此在这两个状态中电压是属于动态变化的过程。因此，导致MOSFET电压不均匀的主要因素有两种，分别为静态电压不均匀和动态电压不均匀。

2.1.1动态均压

在动态的过程中，器件上会发生电压和电流变化的现象，器件就会受到一个非常大的应力，而且由于这个时间非常短，因此控制起来非常困难。动态电压出现不均是由于功率器件在关断和开通时时间不一样导致的。而开关时间不一样是由于元器件的参数特性本身存在着差异陛导致的。

2.1.2静态均压

静态电压出现不均匀的现象主要是由于通态时MOSFET断态漏电流和等效电阻等不一致导致的。静态电压不均主要受到通态参数影响和断态参数影响。例如当MOSFET处于断态时，内部的PN结正处于反偏的状态，漏源极之间没有电流流过或者只有微小的漏电流流过，因此在断态的电压下，就相当于一个较大的电阻。再加上MOSFET本身在制造的过程中会有一定的差异性，因此聚会导致等效电阻不同。所以在关断的状况下，串联阀的器件上就会出现电压分布不均匀的情况。

2.2MOSFFT串联的原则

MOSFET器件在串联使用的过程中，应该遵循以下几个原则：（1）首先是在选择功率器件时，应该选择相同型号、同一个批次、正温度系数以及内部参数分散比较小的器件，从而使静态均压更好；（2）其次，在设置布局时，应该对称设置，串联单元的驱动回路和功率回路都应该合理的对称，功率管也应该尽量对称，同时距离要比较靠近，这样也能一定程度上提高MOSFET的均匀效果；（3）在串联时，还应该消除寄生振荡，在每个功率管的栅极串联接入一个铁氧体磁珠，然后增加一个小电阻，能够有效的降低寄生振荡。

2.3MOSFFT串联反激电路设计

MOSFET串联反激电路设计同样是在遵从MOSFET串联的原则上进行设计的，可以设计一款直流输入电压，在多路输出电压电力工程辅助电源上的输入电路将2个MOSFET期间串联，电路的设计主要包括箝位电路设计、缓冲电路设计和MOSFET驱动电路设计。在设计驱动电路电路时，采用控制芯片UC3845，将1路驱动PWM波输出，增加驱动能力，隔离驱动变压器后，实现MOSFET的串联。

结语：MOSFET具有输入阻抗小、开关损耗小以及驱动功率小等优点，但是单独使用的耐压能力比较差，并且价格非常昂贵，需要花费较大的成本，将MOSFET串联使用，则能够大大增强MOSFET的耐压能力，同时一定程度上降低成本。