基于高压SiC MOSFET模块桥式电路串扰抑制

碳化硅(SiC)器件开关速度快,在高压条件下串扰现象明显,串扰尖峰容易引起桥臂直通,损坏器件。此处基于桥式电路,考虑了SiC寄生参数的影响,分析了桥臂串扰现象的原因。提出了一种有源箝位的电路,可以有效抑制桥臂串扰尖峰,并且可以减小驱动电阻,减小开关损耗。此处搭建了桥式电路实验平台,通过实验验证了该方案的有效性。在相同电阻条件下可以减小62%串扰尖峰。

面向高端装备承力结构的超声导波检测系统

针对高端装备承力结构的健康监测问题,研制了集成128个传感器通道的超声导波检测系统,包括集成化的压电传感智能层、系统主机和具有损伤实时定位功能的上位机软件3部分。首先,通过优化智能层外观与叠层设计、提高主机输出功率、自适应放大响应信号、增加串扰抑制电路等措施,保证系统能够在复杂环境中可靠运行;其次,搭建不同的测试环境,分别对系统的串扰抑制效果、定位准确性和变温变振动条件下信号的稳定性进行验证。结果表明:系统实现了对不同强度串扰信号的剥离;损伤定位误差为毫米级;温度和振动干扰引起的损伤指数较模拟损伤小1个数量级。该超声导波检测系统稳定性高、环境适应性强,可作为在线监测仪器用于高端装备承力结构的健康监测。

SiC MOSFET串扰抑制驱动电路设计

SiC MOSFET相对于传统的Si MOSFET开关速度有明显的提升,但开关速度的提升引起电压/电流变化率的增大,器件寄生电感及布线电感等因素对电路的影响日益凸显。当器件自身的电压和电流变化时,会导致栅极-源极间产生预期以外的浪涌电压,从而导致开关管误导通。针对桥式电路上下管的串扰问题设计了一种外接无比较器米勒钳位的SiC MOSFET串扰抑制驱动电路。通过搭建双脉冲测试平台进行了实验验证,实验结果表明,所设计SiC MOSFET串扰抑制驱动电路能够有效抑制上下管之间的串扰,具有重要的工程应用价值。

无线光通信系统多路信号串扰自适应抑制方法

无线光通信多路信号传输时,信号线的互感与互容会引发串扰噪声。为增强光通信抗干扰能力,设计一种基于稀疏采样的多路信号串扰自适应抑制方法。计算信道噪声功率均值,分析了时频明确信号特征分布情况。利用射线定义通信系统跳变单频脉冲电磁波信号传输损耗,得到无线光通信系统信道模型;降采样中频信号,使用匹配滤波器多路并行搜寻码相位,运用快速傅里叶变换法串行计算输入信号与匹配滤波器指数相乘的叠加值;采用主分量分析与小波降噪预处理串扰信号,推算串扰信号与信号伪随机序列的稀疏状态,构建信号稀疏字典与串扰稀疏字典来分离信号与干扰特征,完成信号串扰自适应抑制。实验结果证实,所提方法可以有效分割干扰信号,信号串扰抑制效果较好。该方法的误码率低,平均误码率为10-3,并且抑制串扰的耗时均低于1.3 s,大幅提升了无线光通信系统信号抗干扰性能。

基于PAM4+Manchester混合调制技术的无源光网络平滑方案研究

为进一步解决新增无源光网络对现有网络线路的影响问题,打通新组网与现存网的高速数据交互,通过对网络架构和技术原理的深入分析,提出一种广播信号采用四阶PAM(PAM4)与Manchester复合调制技术的无源光网络平滑方案,能够有效抑制干扰分量,降低新旧网络共存对广播信号的影响。通过仿真和实验验证,复合调制技术相对于传统调制方式具有更好的干扰(串扰)抑制特性,在“渐进、无痕”网络平滑升级后可以提供两倍的信号传输比特率。

碳化硅MOSFET桥臂电路串扰抑制方法

与硅MOSFET相比,碳化硅MOSFET更加有利于满足变换器高效率、高功率密度和高可靠性的发展要求。然而在桥臂电路中,上下管之间的串扰问题严重限制了碳化硅MOSFET性能优势的发挥。本文在分析了串扰问题产生机理的基础上,采用了一种改进的基于PNP三极管的有源密勒箝位方法,对串扰进行了有效抑制,并搭建了双脉冲测试平台进行实验验证。实验结果表明,改进的方法能够获得较好的串扰抑制效果,对碳化硅MOSFET的驱动电路设计具有一定指导意义。

一种适用于SiC基变换器的桥臂串扰抑制方法

在对碳化硅基变换器中的桥臂串扰产生机理进行深入分析的基础上,提出一种新型有源箝位桥臂串扰抑制方法,并构成适用于碳化硅(Silicon carbide,SiC)基桥臂电路的串扰抑制驱动电路。给出其等效电路模态分析,讨论了关键参数的设计方法。设计制作了串扰抑制驱动电路模块板,并在1kW永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动实验平台上进行了验证。实验结果表明,该方法能够有效抑制SiC基变换器中的桥臂串扰。

一种抑制SiC MOSFET桥臂串扰的改进门极驱动设计

由于传统驱动下碳化硅(SiC)MOSFET受高开关速度特性及寄生参数影响,桥臂串扰现象更加严重,而现有抑制串扰驱动电路又往往会增加开关损耗、开关延时和控制复杂程度,因此本文结合驱动阻抗控制与负压关断的串扰抑制方法,提出一种改进门极驱动电路。首先,阐述串扰现象产生原理及其典型抑制方法。其次,在负压关断前提下,基于控制辅助三极管开断,降低串扰产生过程中驱动回路阻抗的思想,提出一种在栅源极增加三极管串联电容新型辅助支路的改进驱动方法,并分析其工作原理,研究改进驱动电路关键参数设计原则。最后,搭建双脉冲测试实验平台,在不同驱动电阻、输入电压、负载电流条件下对改进驱动电路设计的有效性进行验证。结果表明,传统驱动下SiC MOSFET桥臂串扰现象明显。相比典型抑制串扰驱动电路,提出的驱动方法在有效抑制串扰同时,减小了开关损耗与开关延时。

基于阵列抗串扰自适应噪声抵消的语音增强

本文提出了一种针对阵列交叉串扰信号的自适应噪声抵消方法 ,并将其用于麦克风阵语音增强 .该方法仅使用两级滤波系统 ,计算量小 ,稳定性好 ,且对麦克风阵的几何结构及噪声类型均没有严格限制 .试验表明 ,该方法消噪量大 ,对语音损伤小 ,语音增强效果显著 ,适用于多种噪声环境并易于实时实现 .

Cascode GaN高电子迁移率晶体管高频驱动电路及损耗分析

为了减小氮化镓驱动电路高频工作时的损耗,针对共栅共源氮化镓高电子迁移率晶体管(Cascode GaN HEMT)提出一种高频谐振驱动电路,采用储能元件替代传统驱动电路中的耗能元件,电感电流为GaN器件栅极电容充/放电,有源密勒钳位电路抑制桥臂串扰。该文重点研究高频谐振驱动电路的工作模态,对电路损耗进行详细分析,给出电感取值的选取原则,并利用PSIM软件对电路进行仿真。最终搭建实验平台对电路的性能进行测试。结果表明,电感为电容充/放电提供低阻抗通路,能有效减小GaN器件驱动电路的电压振荡,明显降低驱动电路的损耗。仿真和实验同时证明了所提出的电路具有较好的性能。

带状电缆的串扰分析与抑制

降低串扰的不良影响,保证电子系统的电磁兼容性是工程设计者无法回避的一个重要课题。在对带状电缆的串扰耦合模型进行分析的基础上,结合实验数据和应用实例提出了一些抑制串扰的解决对策。

贝尔实验室垂直分层空时系统中的混合顺序检测算法

为了提高系统频谱效率,提出了一种新的混合顺序检测算法.该算法针对自适应调制的特点,在平均信噪比较低时采用逆序检测,经多次迭代干扰抵消后将无效信道变为有效信道,而在信噪比较高时采用正序检测,经多次迭代检测后将未饱和信道变为饱和信道.混合顺序检测算法在少量增加复杂度的同时,其频谱效率优于单纯的正序或逆序检测算法.仿真结果表明, 在发射天线数与接收天线数均为 4、目标误码率为10-3的贝尔实验室垂直分层空时系统中,当信噪比为 10 dB 时,混合检测的频谱效率比正序检测提高了8%,当信噪比为30 dB时,其频谱效率比逆序检测提高了6%.

基于增强型GaN HEMT的改进型桥臂串扰抑制方法研究

采用传统驱动电路时,增强型氮化镓(Enhancement-mode GaN,e GaN)HEMT会受高开关速度特性和寄生参数的影响,其桥臂串扰问题不容忽视,而已有桥臂串扰抑制驱动电路一般具有增加开关损耗、控制复杂程度和整机电磁干扰(Electromagnetic interference,EMI)的缺陷。为改进以上问题,本文结合驱动回路阻抗控制和有源密勒箝位方法,提出一种改进型有源密勒箝位驱动电路。首先分析了eGaN HEMT桥臂串扰的产生过程,建立了串扰电压模型,并通过桥臂串扰电压评估平台对各影响因素进行了实验评估。接着,研究了改进型有源密勒箝位驱动电路的工作原理,并通过实验对电容参数进行了优化选择。最后,对改进型有源密勒箝位方法抑制桥臂串扰的效果进行了实验验证,其将串扰电压分别从3.5 V和-3.5 V抑制到了1 V和-1.3 V。

屏蔽腔体中多导体传输线串扰抑制的仿真研究

屏蔽腔体中的传输线串扰是典型的电磁干扰问题,消除或减少串扰是非常必要的。在此建立了腔体内多导体传输线的串扰模型,采用电磁仿真软件研究抑制传输线间串扰的方法,分析受扰线终端接有滤波器前后的串扰电压时频响应特性。仿真结果表明,传输线终端接上相应频带的滤波器,可以滤除传输线上除工作信号以外的干扰信号,为电子系统线缆电磁防护设计提供参考依据。

高速互连设计中串扰噪声的抑制策略研究

在高速互连设计中,信号完整性问题越来越突出,愈来愈严重的信号噪声已经成为不可避免的问题。分析了串扰仿真模型的优化方法,重点研究了耦合长度与饱和长度比例对近端串扰的影响、开关信号上升时间对远端串扰的影响和紧耦合微带线串扰模型的端接控制。运用信号完整性分析软件Hyperlynx建立仿真模型,对影响串扰的各种因素进行仿真分析,并总结其抑制和改善的方法,最后提出高速互连设计中减小串扰噪声的策略。

一种SiC MOSFET串扰抑制的谐振辅助驱动电路

随着SiC MOSFET开关频率的不断增加,逆变器桥臂串扰现象越发严重并易造成桥臂直通短路,这限制了SiC MOSFET开关频率的进一步提高。该文提出一种SiC MOSFET串扰抑制的谐振辅助驱动电路,通过在栅源之间添加电容电感辅助谐振电路,能够在SiC MOSFET关断期间完成负压到零压的变化,同时不需要使用有源器件。当SiC MOSFET开通时,辅助电路让栅极电压从0.7V上升而非负压上升,相较于传统驱动电路,开关速度更快、开关损耗更低;而且同时具备抑制正向串扰和反向串扰的优点。该文分析电路的参数设置,并通过仿真和实验验证了该电路相对于传统驱动电路的优势。

双向Buck/Boost变换器中SiC MOSFET串扰分析与抑制

由于寄生参数的影响,SiC MOSFET应用于双向Buck/Boost变换器时会出现串扰现象,在高速开关过程中会产生额外损耗甚至发生误导通,影响变换器的安全可靠运行。针对双向Buck/Boost变换器在Buck模式及Boost模式运行时出现的串扰电压,首先提取相关寄生电容和寄生电感参数,建立了含寄生参数的LTspice仿真模型,并搭建实验测试装置验证了模型的正确性。然后利用所建LTspice模型分析寄生电感参数对串扰电压的影响规律,提出了在Buck模式和Boost模式中分别采用不同的串扰抑制方法,并验证了所提方法的有效性。

基于Manchester-PAM4调制的无源光网络平滑升级

为了消除新加入无源光网络(PON)线路对旧有PON线路的干扰,实现新旧PON线路的共存,提出基于Manchester-PAM4调制的PON平滑升级方案.方案分别测试NRZ、Manchester、PAM4、Manchester-PAM4调制格式的新旧PON信号共存时的眼图和误码率.测试结果表明,Manchester-PAM4信号减少了与Manchester信号几乎相同的串扰,但提供了双倍的比特率;与消光比减小的NRZ信号相比,Manchester-PAM4信号具有更好的串扰抑制效果.Manchester-PAM4调制的新PON信号不仅抑制了对于旧PON信号的干扰,而且保持了100%的编码效率.在渐进且“无痕迹”的平滑升级后,Manchester-PAM4能够通过软件操作更改为PAM4,以提供双倍的比特速率.

基于盲信号分离的机载VDB接收机同频干扰抑制

针对民航飞机利用陆基增强系统(GBAS)进行精密进近着陆过程中,GBAS机载甚高频数据广播(VDB)接收机所受到的同频干扰问题,提出采用盲信号分离算法,对VDB接收机所接收到的期望信号与同频干扰信号进行分离,并通过识别解码数据中的机场标识(ID),得到所需期望信号,从而抑制同频干扰信号.分析并仿真了基于快速固定点(FastICA)算法、自然梯度算法和等变自适应分离(EASI)算法,对VDB接收机接收到的混合信号进行分离的机理和同频干扰抑制的实现.仿真结果表明,这三种算法均能有效分离期望信号与同频干扰信号,进而进行同频干扰抑制,并通过比较三种算法的收敛速度、串音误差和误码率,得出FastICA算法更适合用于VDB信号的同频干扰抑制.

低系统开销的多TSV子阵列联合数据传输方法

串扰抑制编码往往具有图形限制特性,在小规模硅通孔(through silicon via, TSV)阵列中应用时,可以在合理的编解码器面积开销下取得良好的串扰抑制效果.为了在大规模的TSV阵列中实现低系统开销的高质量数据传输,提出基于多TSV子阵列联合数据传输的方法.针对参与数据联合传输的子阵列最优数量问题,通过研究子阵列数量与对应联合传输方法的系统开销之间的关系,提出求解方法,并给出了相应的理论证明.面向多TSV子阵列联合数据传输场景,设计了一种基于数系变换的编解码算法.使用多组TSV阵列的电学参数,进行了不同编码方法 TSV阵列的串扰抑制效果的仿真实验.结果表明,所提方法在系统开销、传输延迟、传输功耗、编解码器面积等方面均优于已有的基于斐波那契数系的串扰抑制编码方法.