高壓之下,必有懦夫
在設計無線充電系統(tǒng)的過程中,需要對選擇的功率MOS的耐壓進行測試。雖然在新品的數(shù)據(jù)手冊上已經(jīng)給出了芯片的耐壓等級,但是之前很少通過實驗來判斷芯片在高壓下出現(xiàn)擊穿的過程和效果,所以通過簡單實驗來觀察芯片的耐壓情況,這也為系統(tǒng)設計中芯片耐壓余量的選擇打下基礎。
如下是利用了一個廢棄空調中臭氧離子發(fā)生器中的高壓模塊,形成的一個可控的高壓電源。它輸出的高電壓有輸入的直流工作電源所確定。

外部增加上擊穿限流電阻和電流采樣電阻,便可以對于手邊的 一些功率MOS管進行耐壓測試了。

如下即幾種MOS管在柵極電壓Vg=0的情況,D-S之間的V-A關系圖。可以看出,它們在擊穿電壓與手冊中的耐壓值非常接近。只是比手冊中的耐壓值略微大5%~10%zoyb .






如下是對高壓整流二極管哪呀測試??吹剿膶嶋H耐壓值比手冊中的數(shù)據(jù)底35%左右。


對于MOS管,它的驅動電壓也有一個極限值。如下是對IR3710的G-S之間的V-A特性進行測試。會看到當電壓超過30V之后,就會出現(xiàn)擊穿電流。當這個擊穿電流大到一定程度(1mA)就會產(chǎn)生不可恢復的損耗。

這是對普通中頻電容測試的直流V-A特性,看到它在150V之內保持良好的直流絕緣特性。

上述V_A曲線是由MATLAB采集的數(shù)字萬用表測量結果繪制的曲線,由于每一點數(shù)據(jù)需要等待2秒鐘萬用表穩(wěn)定,所以測量過程相對緩慢。
還可以使用可調的變壓器所產(chǎn)生的可變交流電壓信號來進行測試。如下是將可調變壓器的輸出經(jīng)過全波整流后形成的高壓脈沖信號來測試器件的耐壓情況。

將高壓脈沖信號送入示波器的Y通道,將電流采集信號送入示波器的X通道,便可以形成器件的V-A特性曲線。

由于無線充電逆變系統(tǒng)還會使用到各種電解電容器,對于它們耐壓等級的選擇也需要充分留有余量。特別是在不同的溫度下,電解電容的耐壓特性也會有變化。如下顯示了 一些常見到的電解電容。如果輸入電壓長期超過了它們的耐壓值,漏電流就會急劇上升,造成電容溫度增加,從而會損毀電容。

如下是普通標稱值為16V的電解電容,施加了32V~50V電壓后出現(xiàn)的燒毀情況。

對于普通的低壓電路,選擇器件的耐壓余量往往在三倍左右。對于高壓電路,由于選擇高壓器件往往在體積、價格、其它性能等方面會造成影響,所以上面的耐壓余量往往會降低到1.5倍左右了。