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随着电力电子技术的发展进步,电力电子技术的应用领域也逐渐拓宽。功率半导体开关器件作为电力电子系统中的核心部件在近些年也取得了很大的进展,尤其是第三代宽禁带半导体器件的发展为电力电子系统向高功率密度、高能效方向发展打下了重要的技术基础。目前,太空探索、深层地下空间的油气开采、电动汽车和多电/全电飞机等领域的迅速发展,对新型高性能的电力电子系统的需求日益增长。本文采用碳化硅(Silicon Carbide,SiC)双极结型晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)搭建 了一款 1.15kW 500kHz 的升压变换器。并针对 SiC BJT驱动损耗大的缺点,设计了一款智能驱动,使得变换器中的负载变化时,驱动能实时准确跟随集电极电流的变化而提供合适的驱动电流。第一章对SiC材料与Si材料的优劣势做出了详细对比,并介绍了目前已经商业化的SiC器件。通过从可靠性、成本、性能等多个角度进行比较,本文最终选定以SiC BJT作为研究对象。第二章主要分析了 SiC BJT的特性。从输出特性、温度特性等入手,研究了SiC BJT的基本性能,为后期的SiC BJT的驱动开发和变换器设计提供基础。第三章针对现有的SiC BJT的驱动损耗大,制约了其广泛应用的问题,本章详细阐述了现阶段SiC BJT驱动电路的设计方法和设计思路,分析了现有驱动电路中的各部分损耗,并指出了不同驱动方案的局限性。在双电平驱动电路的基础上,提出并设计了一种新型智能驱动。通过采用电流霍尔传感器采集SiC BJT的集电极电流,并输出到一个小的Si BJT的基极以控制Si BJT的集电极输出电流。通过该回路的控制实现了驱动电流实时准确跟随集电极电流的变化,使得变换器中的负载变化时,驱动电路能提供合适的驱动电流,大幅减小过驱电流。实验结果表明,相比于双电平驱动电路,智能驱动的损耗在集电极电流从6A减小到2A时可以减小83.8%。再通过与SiC MOSFET的总体损耗对比,在相同条件下,SiC BJT的智能驱动损耗和器件损耗仅比SiC MOSFET要大7.28%。证明了新型智能驱动在实际电路中的可应用性。第四章详细介绍了一款高温高频DC/DC Boost变换器的设计过程和实验验证结果。该升压变换器实现了 100V/240V的电压变换,其功率为1.15KW,工作频率达到500KHz。文中比较了变换器中的核心功率开关器件SiC BJT的工作温度从25℃到200℃变化时升压变换器的效率。结果表明,即使在200℃时Boost变换器的效率仍能达到97.14%,证明了 SiC BJT在高温高频条件下工作的稳定性。最后对本文的研究工作进行了总结与展望。