电力工程电源中MOSFET串联技术的实践

张 倩

（三门峡职业技术学院，河南 三门峡 472000）

人们生活水平不断提高以及社会生产不断发展，对电力工程的质量提出了新的要求。只有不断地提高电力工程的电力传输能力，以高功率和高电压的电力输送满足社会发展对电力的需求。在电力工程的电源方面，MOSFET串联技术是一种新型的电力电源改善技术。MOSFET串联技术以其自身的输入阻抗小、工作损耗低、功率小等特点能够在电力电源上投入实际应用。在电力工程电源中应用MOSFET串联技术节省了大量不必要电能的浪费，进而促进我国电力产业不断发展。

1 MOSFET串联技术在电力工程电源中应用的作用

电力的输配送中，发电工程、输配电线路以及配电箱方面都会造成大量电能的损耗，不仅浪费大量的电力能源，也造成电力企业电力成本的大量浪费。对电力工程而言，其自身电能的不合理损耗制约了电力工程长久的发展。因此，对于新技术的研发探讨工作成为电力工程发展首要待解决的问题。通过现代化的技术中支持，实现电力工程中对电力的有效控制，进而提高电力工程整体的输配电质量和效率，减少电能损耗对周围环境造成的污染。

MOSFET串联技术在电力工程电源中的应用能够有效地解决电力能源的损耗问题。MOSFET串联技术需要再特殊的电压和电流下工作，进而实现对电力工程的中电路器件的保护，避免MOSFET串联技术应用对整个电路造成严重破坏。对于一些运动领域中电力的应用，其少不了高压、高电流的支持，这种环境下，其对MOSFET串联技术自身耐压能力和电力整体容量有着更高的需求，若MOSFET串联技术不能够满足该工作的需求，则其实际的发展应用有一定的不足。在电力工程电源中应用MOSFET串联技术，其MOSFET技术和电路自身的参数配置会产生冲突，相应的电力元器件串联后，其电压分配会产生差异性，进而导致一些过压现象发生，对MOSFET造成严重威胁。

2 MOSFET串联技术在电力工程中的实际应用

2.1 MOSFET串联技术均压变化的影响因素

电力工程中MOSFET串联技术的运用使MOSFET元器件会经历开通、通态、关断、断态等多个阶段。MOSFET上电压变化严重主要集中在开通和关断两个阶段，且电压的变化呈现出动态的特征。

（1）静态均压。静态均压自身的变化主要以通态阶段传递给MOSFET电压。通态阶段MOSFET等效电阻、断态漏电流以及MOSFET自身的温度和电路走线电阻各个数据不统一，进而会发生电压浮动较大的现象。①通态阶段参数的特殊性。图1中对MOSFET和MOSFET2串联运行阶段各自的电压分配进行分析。

图1 MOSFET串联电路运行示意图

根据MOSFET串联电路运行示意图以及电力工程中静态电路的原理对串联电路进行计算：

得出

②实际断态参数分析。对断态参数分析先分析MOSFET在断态阶段下，MOSFETPN结状态。断态阶段，其PN结为反偏状态，相应漏源极之间电流量微弱，几乎可以忽略不计。断电阶段电压工作，进而形成电阻。但是MOSFET元器件制造当中避免不了存在一定的差异，在实际应用中，其PN结特性受到影响，在断态阶段下MOSFET的串联电路中不同器件其漏电流也就不同。

在MOSFET处于断态阶段时，漏电流和温度的增长成正比，MOSFET元器件自身温度增长100℃，则漏电流增加可以达到十倍以上，而其等效电阻反而随着漏电流增大迅速减小。在MOSFET串联电路当中，不同器件之间存在一定的温度差，而温度差越大，其漏电流就越大，不同部位电压就会产生严重的不均匀性。由此可见，导通电阻和MOSFET自身温度对静态电压不均匀现象有着明显的影响。

（2）动态均压。动态均压中MOSFET的元器件电压和电流变化较大，会给元器件自身工作造成巨额应力，且整个工作时间较短，对过程稳定的控制难度较大。动态电压不稳定的现象主要受元器件开通和关断影响较大。电力工程中主电路的线路设计和配线的电感之间不均匀，电力线路整体杂散也会影响动态均压。此外，驱动延时及门极振荡会对动态均压造成的影响。

对失衡过电压的控制，要求电力工程电源中MOSFET下驱动电路设计当中，确保触发的基础上控制触发信号延迟在0.3 s之间，避免严重的失衡过电压问题出现。还可以优化电力工程电源中MOSFET串联元器件组成阀的控制时间。MOSFET串联器件中关断较短延迟的MOSFET其电压上升率较高。对于有限关断的MOSFET，其承担电压较大，而后关断的MOSFET，其没有较大的电压承受压力。

2.2 MOSFET串联技术在电力工程电源中的实际应用

（1）功率器件的应用。对功率器件的实际应用上，要考虑到功率器件的型号、批次及内部参数。选择具有正温度系数，且其实际内部参数分散有保障的MOSFET器件应用到实际中去，确保静态均压的稳定性。（2）采用对称布局。MOSFET串联技术其串联单元的功率回路及驱动回路电路板设置要考虑实际应用的合理性，对电路板的印制和设计工作采用对称性布局，功率管在尽可能减少相互距离基础上，保持其对称性。（3）寄生振荡的控制。对寄生振荡的控制能够影响栅极去耦电阻、栅极引线电感、漏极引线电感等多种寄生性质的电感有严重影响，对MOSFET整体的电路结构、电压均分有直接影响。可以在不同的功率管栅极中串联铁氧体磁珠，再增加合适的电阻，实现对电路当中品质因数的控制，控制寄生振荡的发生。（4）耦合方式控制。对耦合方式的选择上MOSFET串联技术的栅极采用非直接式耦合，在其对应的串联器件安置在散热装置上，进而强化不同并联器件之间的热耦合性质。对于散热装置的设置，将其接入地面，避免功率器件和散热器的分布电容对电路的正常驱动造成严重影响。（5）应用裕量降额。电力工程电源中不仅要对其器件、布局、寄生振荡等进行优化设计，还要考虑到器件自身的使用寿命以及MOSFET技术运行环境的稳定性，在MOSFET技术应用中留有一定的裕量，确保MOSFET技术在电力工程电源中的合理应用。

3 MOSFET串联反激电路的设计分析

MOSFET串联反激电路设计必须遵循的MOSFET串联自身的原则，由直流输入电压，在各个支路输出电压电力工程辅助电源基础上，相应的输入电路将MOSFET进行串联，对箝位迪那路、缓冲迪那路以及MOSFET驱动电路进行的优化设计。例如，以405 V～615 VDC直流输入电压设计MOSFET串联反激电路如图2所示。

图2 反激DC拓扑原理示意图

其输出电压在405 V～615 VDC，控制电压控制在15V，输出电压5V/12V，以自冷设计。驱动电路采用UC3845控制芯片实现控制。对1路驱动的PWM波进行输出，进而增加MOSFET的整体驱动能力，待隔离驱动变压器，实现MOSFET的串联电路。这种电路设计在电力工程电源当中的应用有效地解决了电力工程各方面电力浪费的现象，通过对电源进行设计，优化电力的输配送，促进电力工程可持续发展。

4 结语

综上所述，MOSFET以其自身输入阻抗下、开关无大损耗、驱动功率需求低等一些列特点受到电力企业的广泛欢迎，将其应用到电力工程电源当中，能够有效改善电力工程电力消耗大的问题。但是，MOSFET其自身单独使用的耐压能力并不理想，且这种技术需要电力企业投入大量的成本。通过研究发现，将MOSFET串联使用后，可大大改善MOSFET自身的耐压能力，进而增加MOSFET的实用性，降低电力企业在电力工程电源设计上的成本投入，有效地降低电力工程中不必要的电力损失，使其能够为我国相应生产生活提供高质量的电力供应支持，促进我国经济持续增长。