考虑驱动电压与开关时序协同调控的Si/SiC混合器件开关策略

硅基(Si)绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)和碳化硅基(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)并联组成的Si/SiC混合器件,已被证实具有SiC MOSFET的高开关频率、低开关损耗特性和Si IGBT的大载流能力、低成本的优势。然而,目前Si/SiC混合器件性能提升的研究并未兼顾效率和可靠性,且存在调控手段单一的劣势。基于此,该文详细分析不同负载电流下驱动电压、开关时序等调控参数对Si/SiC混合器件损耗和电应力的影响,提出一种考虑驱动电压与开关时序协同调控的Si/SiC混合器件开关策略。所提开关策略通过不同电流区间采用驱动电压与开关时序相配合的方式,在保障Si/SiC混合器件可靠性的前提下,提高其运行效率。该文搭建双脉冲测试实验平台与稳态参数测量实验平台对所提开关策略进行验证。实验结果表明,相较于传统开关策略,Si/SiC混合器件采用本文所提开关策略在开通损耗、关断损耗以及导通损耗方面分别减少13%、21%和32%。

用于SAR ADC的低开销电容开关时序设计

逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)中,数模转换器单元(DAC)是能耗和面积的主要来源之一。为了降低DAC的能耗和面积,提出了一种低开销电容开关时序,以此设计了DAC的结构,并进行逻辑实现。相比于传统型开关时序,该电容开关时序使得DAC的能耗降低了98.45%,面积减小了87.5%。基于该电容开关时序实现了一种12位SAR ADC。仿真结果表明,在1.2 V电源电压、100 kS/s采样速率的条件下,该ADC功耗为12.5μW,有效位数为11.2位,无杂散动态范围为75.6 dB。

电容阵列开关时序优化在A/D转换器中的应用

欲提高逐次逼近式A/D转换器的精度,常受到内部DAC(Digital-to-Analog Converter)结构参数误差等因素的制约,同时A/D转换器的低功耗问题亦受到关注.为减小电荷分布式DAC中电容离散引入的积累梯度误差,改善输出积分线性度(INL,integral nonlinearity),引入INLbounded算法对实际工艺条件下的DAC电容阵列的导通时序进行了优化.通过引入预增益级和Latch级,改进了内部比较器的结构,降低了静态功耗,提高了转换精度和工艺的可靠性.仿真结果表明,设计ADC的分辨率可达14 bit,其INL提高2倍以上,功耗8.25 mW.该设计可利用0.6μm2P2M标准的CMOS工艺实现.

电荷再分配逐次逼近模数转换器开关时序综述

电容阵列是限制电荷再分配逐次逼近(Successive Approximation Register,SAR)模数转换器能耗和面积的主要模块。从当前SAR模数转换器电容阵列在开关时序能耗和面积方面的相关研究工作,可得电容陈列开关时序设计忽略了比较器设计难度和参考电平数量的影响,导致SAR模数转换器的能效并未显著提升。对电荷再分配SAR模数转换器传统开关时序、单调开关时序、基于共模电平的(V_(cm)-based)开关时序以及近年来的多种开关时序进行理论分析与仿真软件建模验证,发现积分非线性分裂(Integral Non-linearity Splitting,INLS)开关时序在能耗、面积和线性度上实现了协同优化。通过分析总结了现有主要开关时序的优缺点,并展望了电荷再分配SAR模数转换器开关时序的发展趋势和方向。

高压配电网负荷转供中的开关动作时序判定策略

转供开关操作时序问题是对高压配电网负荷转供的进一步研究,对系统的可靠供电和系统安全具有切实影响。分析了各转供模式,并在开关操作原则的基础上提出了一种转供风险评估方法,由此建立了与传统旅行商问题中距离矩阵相类似的风险量度矩阵。在时序求解上,采用蚁群算法并结合求解对象的特点和要求对其进行了相应调整。采用某城市局部高压配电网负荷转供算例,求解得到了适用于不同情景的开关时序方案,通过与枚举法和经验法的对比,验证了所提方法的有效性。

时序开关控制轴承清洗机的设计研制

研制代替人工清洗多品种规格轴承的时间顺序控制清洗机 ,卫生、安全、效率高 ,并对轴承清洗具有普适性。

高低压直流电源时序开关的设计

多数电子设备的直流工作电源由高压、低压(或多组电源)部分所组成。有些出于安全原因,要求开机后光接通低压,后接通高压电源;关机时则先切断高压,后关闭低压电源。假如安装高低压两个开关当然可以,但每次操作都得遵循开关机的时序规定,不仅是麻烦的事,而且很难保证不出差错。遇到电网突然停电又突然恢复,就不存在开关机的时序规则。最近。

应用于5.8 GHz雷达中的12 bit SAR ADC

为满足5.8 GHz雷达系统的需要,在HLMC55LP工艺中设计了一款12 bit SAR ADC,ADC的采样率为500 kHz/250 kHz两档可调,采用单调电容开关时序,且在电容阵列的高位部分加上2个冗余位设计,该冗余位对高位的CDAC建立误差,比较器误差都有一定的容忍能力,可以带来ADC性能上的提升。系统采用上极板采样,可以在采样周期结束的瞬间就开始逐位比较过程,省去了采用底极板采样第一拍CDAC建立的过程,提高了转换速度,相对于底极板采样也节省了一定的开关功耗。后仿结果表明,模拟输入20 kHz差分中频信号,在500 kHz采样频率,3.3 V电源电压下,ADC的有效位数为11.56 bit,SNR为71.04 dB,SFDR为80.37 dBc,功耗约为2 mW。

一种基于65 nm CMOS工艺的10位10 MS/s SAR ADC

基于SMIC 65nm CMOS工艺,设计了一种10位10 MS/s逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。采用全差分的R-C组合式DAC网络结构进行设计,提高了共模噪声抑制能力和转换精度。与全电容结构相比,R-C组合式DAC网络结构有效减小了版图面积。DAC中各开关的导通采用对称的开关时序,使比较器差分输入的共模电平保持为固定值,降低了比较器的失调电压,提高了ADC的线性度。在2.5V模拟电源电压和1.2V数字电源电压下,使用Spectre进行仿真验证,测得DNL为0.5LSB,INL为0.8LSB;在输入信号频率为4.990 2 MHz,采样频率为10 MHz的条件下,测得电路的有效位数为9.63位,FOM为0.04pJ/conv。

基于模块化多电平换流器的模块化前后沿可调高压纳秒脉冲发生器的研制

为了研究高压纳秒脉冲的前后沿时间对于离体肿瘤细胞杀伤效果的影响,需要一种能够产生前后沿可调高压纳秒脉冲的发生器。提出了一种基于半桥型模块化多电平换流器(HB-MMC)结构的新型发生器拓扑结构,通过HB-MMC子模块的级联构成2组桥臂,以产生任意极性的高压纳秒脉冲方波;采用MOSFET作为固态开关,并通过控制MOSFET的开关时序,改变导通和关断延迟时间来改变输出脉冲的前后沿。该文首先对提出的发生器拓扑结构以及工作原理进行了详细的介绍;然后采用PSpice仿真软件进行仿真验证,证实了该拓扑结构的正确性与可行性;最后研制了一台5级的脉冲发生器并进行性能测试。测试结果表明,该发生器能够输出幅值0~±4kV可调、脉宽100~500ns可调、频率0~5kHz可调的方波脉冲,且脉冲的上升沿能在15~65ns范围内平滑调节,脉冲的下降沿能在30~100ns范围内平滑调节。

低功耗高精度逐次逼近型模数转换器的设计

为解决现代数字和数模混合系统中动态模数转换器高精度、低功耗与低成本之间的矛盾,提出一种10位和200×103/s采样数的逐次逼近式模数转换器(SAR-ADC).对电容式数模转换器电容阵列的导通时序进行了优化,在采样保持电路中加入消失调功能,在比较器设计中引入预增益级和锁存级.该模数转换器已在标准数字互补性金属氧化物半导体工艺下实现.测试结果表明,该转换器积分非线性度小于1个最低有效位(LSB),差分非线性度小于0.5 LSB.在200 kHz采样率和191 Hz输入信号频率下信噪比为59 dB,并且在5 V供电电压下功耗为2.5mW,芯片面积为1.3 mm2,其性能已达到ADC高线性度和低功耗的设计要求.

CSP热轧轧机辊缝润滑工艺改进

分析研究CSP热轧轧机辊缝润滑技术应用中带尾打滑甩尾问题,解决了轧制带钢厚度≤3.5 mm薄规格时,后机架辊缝润滑不能正常投用的问题。经现场生产实践证明,辊缝润滑工艺优化后,轧制过程稳定,能有效减少轧辊在机磨损,提高辊形保持能力,改善带钢板形及表面质量。

基于分层模型和开关量时序的电力系统故障元件诊断研究

针对电力系统发生故障时,由于电网监控信息遗漏、误报,使用专家系统难以对故障元件进行正确诊断的问题,本文提出了基于知识网技术的专家系统电网故障元件诊断方法。提出了调度信息的分层归类模型,提出了知识结点置信度因子、连接弧、权重的计算方法,并提出依靠开关量动作时序和保护动作逻辑为基础,建立知识网络的方法。并以上海某电网为例,验证了本文提出的基于知识网络的专家系统的故障元件诊断方法的正确性。

新一代大容量调相机启动控制策略

新一代大容量调相机已成功应用于特高压直流送、受端换流站。新一代调相机属于同步电动机,挂网运行时,消耗电网能量以维持额定转速运行;启动过程中,采用静止变频器SFC(Static Frequency Converter)实现0转速至1.05倍额定转速全速范围内升速。本文基于国网扎鲁特换流站调相机本体电气拓扑结构,研究了新一代调相机的启动控制策略,详细分析了在调相机启动过程中关联开关变位时序。同时,研制PLC实现进口SFC一拖二功能。最后,基于扎鲁特站现场调相机实际启动情况,验证本文提出的新一代大容量调相机启动控制策略的正确性。

手机辐射杂散问题的分析

辐射杂散问题是手机EMC设计中的常见难题。引起RSE问题的因素较多,同样的表现形式可能存在不同的根源。以GSM制式为例,分析了手机产品辐射杂散问题的形成原因,即:带外寄生发射、带内变频产物发射、不同因素导致的谐波发射超标以及开关谱引起的主频边带发射超标等,并针对不同的问题类别,提出了相应的整改建议。

ZPW-2000电码化及干扰问题处理方法

电码化设备的工作状况将成为车载设备运行状况的主导性因素,本文从掉码、电码化电流缺口串码等案例出发,从中分析原因,提出相适应的处理方法,排除各项干扰,以期给地面电码化设备的维护工作提供指导。

基于纺锤形光纤的振荡放大一体化激光器实现6kW输出

振荡放大一体化光纤激光器具有激光效率高、抗反射能力强等优点,在工业加工等领域得到了广泛的应用。2018年,伊朗科技大学利用该结构将普通振荡器的模式不稳定阈值从不到1kW提升到1.6kW。同年,中国工程物理研究院基于该结构实现了2kW激光输出。2021年,本课题组基于该结构获得了5kW激光输出,并验证了其控制逻辑的可靠性:无论种子部分和放大部分的泵浦源开关时序如何。