LLC串联谐振式开关电源MOSFET故障诊断研究

发布时间：2025-06-24 06:42

　　 针对在LLC串联谐振式开关电源中起关键作用但故障率高的MOSFET,基于Cadence/Or CAD PSpice软件环境,分析MOSFET的故障失效模式及其在电路中造成的影响,以电路功能模块之间的关键输入/输出为故障特征提取点,建立故障特征集,并分别采用基于K-CV优化的支持向量机算法和基于GA优化的BP神经网络算法。诊断结果表明,所选择的测点数据基本保留电路中MOSFET的故障特征,两种算法均具备较高的诊断准确率。文中提出的诊断策略具有实际可操作性强、运算简洁的特点。

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【部分图文】：

图1 LLC串联谐振式开关电源主电路结构

本文所研究的LLC串联谐振式开关电源主电路结构拓扑如图1所示，包括输入源、开关控制网络、谐振腔、理想变压器、不可控整流、低通滤波、负载输出7个部分。图1中:输入源Upv为直流电压源;在开关控制网络，脉冲以50%的占空比交替驱动开关Q1、Q2，从而产生方波电压ud;谐振腔由Cr、L....

图2 LLC串联谐振式开关电源工作波形

本文设LLC串联谐振式开关电源的工作频率为fs，则其取值存在3种可能:fs<fr1、fr1<fs<fr2、fs>fr2。只有在后两种情况下，才能实现ZVS。当fs=fr2时，变压器原边的开关管Q1、Q2实现零电压开通，副边的整流管D1、D2实现零电流关断，电路效率最高，此时工作波....

图3 MOSFET等效电路

使用经验表明，功率MOSFET最常见的失效原因为栅-源超压、栅-源尖峰电流、栅-源电压振荡、漏-源尖峰电压、静电效应、雪崩击穿等，这将导致栅极绝缘氧化层击穿、漏-源PN结击穿等，前者将导致漏-源开路故障，后者导致漏-源短路故障。MOSFET的故障模式如表1所示。本文选择故障频率最....

图4 MOSFET故障模型

本文选择Cadence/OrCADPSpice进行故障建模。通常地，利用软件工具建立故障仿真模型有两种方式[7]，一种是直接修改元器件模型中的对应参数，但对于MOSFET来说，修改方法相对复杂，因此，本文选择第二种方式，即在原模型基础上串联或并联新器件，以模拟MOSFET的故....

本文编号：4052634