考虑功率-容量约束的城市轨道交通车载超级电容阵列配置方法

基于容量约束配置方法配置的超级电容阵列吸收功率远小于城市轨道交通车辆电制动功率,造成制动能量的浪费。由于超级电容阵列的充电初始电压值对其合理配置影响很大,存在理论上的最优值,因此在分析车辆再生制动电气特性基础上,建立超级电容阵列功率和容量需求数学模型,提出满足制动能量回收电气参数的功率-容量约束配置方法,然后从最低工作电压的角度对该方法中的充电初始电压进行优化,并给出超级电容阵列的优化配置流程。算例分析和仿真验证表明:基于功率-容量约束配置方法配置的超级电容阵列能够满足城轨车辆制动能量回收的需求,节能效果优于容量约束配置方法,且具有较高的节能/质量比。

ICPT系统基于电容阵列的稳频控制策略

感应耦合电能传输(ICP)系统在工作过程中,负载变化会引起系统工作频率不稳定,从而导致功率传输效率降低,严重时还可能引起系统工作不稳定。针对此类问题,采用电容阵列动态调节电路并设计改进模糊控制算法,动态调节初级谐振电容阵列等效值,确保系统负载参数变化时系统工作频率的稳定,以提高系统功率传输效率和确保系统稳定性。实验结果验证了该稳频控制方法的有效性和优越性。

一种电容阵列式液位传感器的设计与实现

通过对电容式液位传感器的分析与研究,设计了一种新的电容阵列液位传感器。该传感器将电容一极板设计成阵列式结构,另一极板共用,采用基于充放电原理的微小电容检测电路,应用单片机XC886控制小电容器的选通、数据的采集和处理,计算出液位值,并通过CAN总线传送给上位机,实现实时监测。实测结果表明:该传感器受温度影响小、精度高、输出稳定,精度优于1%FS,零点漂移小于2×10-5FS/℃.

一种电容阵列式液位传感器的设计与实现

通过对电容式液位传感器的分析与研究,设计了一种新型电容阵列式液位传感器。介绍了电容阵列式液位传感器的原理和设计方案。将电容一极板设计成阵列式结构,另一极板共用,采用基于充放电原理的电容检测电路,用单片机STC89C52控制传感器中电容器的选通、数据的采集和处理,并计算出液位值,输出转换成4～20mA电流信号。实测结果表明:该液位传感器精度可达0.3%FS,零点输出稳定,漂移小,受温度影响小,热零点漂移指标优于2×10-5FS/℃。

基于电容阵列的磁共振式无线电能传输系统的优化调谐

在实际运行时,由于高频电路杂散电感、电容与环境变化等因素的影响,磁共振式无线电能传输系统的传输线圈参数常会发生漂移,从而影响系统的传输效率和传输功率。首先根据系统模型的仿真分析得到发射端电流峰值与系统对称度的关系,以此设计一种优化匹配的方法和电路,使得发射端电流峰值自适应跟踪调节,使系统性能达到优化匹配。实验验证了该方法的有效性,相比于失谐状态,所提方法可以大幅度提高传输效率,同时降低了系统对杂散电感、电容、环境变化等因素的敏感性。

基于电容阵列I-V测试仪的光伏STC曲线拟合研究

现有的光伏组件在标准条件(STC)下I-V曲线的拟合算法存在计算过于复杂或准确度不足的问题。为提高曲线在偏离STC环境下的拟合准度,提出了一种依据太阳电池四参数结构,通过选取曲线最大功率点(MPP)附近6个点作为拟合点,计算组件I-V数学模型从而实现曲线拟合的拟合算法。不同光伏组件的最优拟合点间隔不同,为提高拟合精度,进一步提出了自适应拟合点选取方法,同时设计了以电容阵列为负载的I-V测试仪结构并研制了一套完整仪器。该测试仪可通过增加MPP附近数据点的密度,提升拟合点的选取精度。经过MATLAB仿真与实际验证表明,模型拟合算法的拟合结果在各种测试环境下的准确度均高于多项式拟合算法;所设计的I-V测试仪性能优越,适用于工程测量之中。

电容阵列仪测井资料流动成像算法研究

电容阵列仪采用多个探头测量井筒内不同方位的持水率,对其测井资料进行成像处理可直观了解井筒内的油水分布。基于电容阵列仪的测量原理和井眼环境,提出了相容性径向基函数成像处理算法。该算法充分考虑了由井斜所造成的重力对油水的分异作用,并在横向和纵向上分别设置了不同系数表现该插值算法对井斜的适应性。实验数据成像处理结果表明,该算法实现了对电容阵列仪响应信息较全面的挖掘,能较直观显示流量、含水和井斜对油水介质分布的影响。

应用于SAR ADC的高能效电容阵列DAC

电容阵列数模转换器(DAC)是逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的主要能耗来源之一.为降低电容阵列DAC的能耗,提出了一种高能效电容阵列DAC结构,该结构电容阵列中各电容单元通过开关依次连接.在前两次比较周期中,由于采用了顶板采样和电压移位技术,电容阵列DAC没有产生能耗;在之后的比较周期中,由于采用电荷共享和电压单调降低技术,电容阵列DAC产生了很少的能耗.仿真结果表明,相比于传统的电容阵列DAC结构,文中提出的高能效电容阵列DAC结构可降低99.22%的能耗,节省75%的面积.

基于储能电容复用的超级电容阵列自均衡拓扑结构的分析

传统超级电容阵列的能量储存与均衡电路往往分开设计,导致能量均衡拓扑需要引入大量额外的均衡器件,从而增加了系统的成本。鉴于此,该文提出一种新型电压自均衡拓扑,仅复用首列超级电容作为均衡器件,就可以实现阵列的电压自均衡,整个均衡系统只有超级电容和开关管,大大降低了系统的体积和复杂程度。同时,在均衡过程的分析中,利用等效电容替代并联电容组,进一步得到超级电容的电压、电流特性和能量损耗。利用超级电容可以大电流充放电的特性,实现组间电压快速均衡。该文详细介绍拓扑的工作模态,利用PSIM仿真验证所提拓扑的可行性,并进行多模组对比分析,验证其具有良好的拓展性。最后,设计4串2并超级电容阵列进行电压自均衡实验,证明其有效性和实用性。

一种应用于CMOS图像传感器的电容阵列PGA研究

研究了一种应用于1 024×1 024CMOS图像传感器中的温度计码电容阵列型可编程增益放大器(PGA)。该PGA采用开关电容阵列结构,通过改变输入与反馈电容值,实现了0～18dB的增益;同时,该PGA具有结构简单、电容阵列面积小、带宽大和反馈系数大等特点,其增益带宽50MHz、总谐波失真(THD)小于50dB。该PGA的信号处理能力完全满足12MHz速率、69dB动态范围CMOS图像传感器内部集成ADC对模拟输入信号的要求。

一种新型电容阵列结构线性宽带VCO

针对开关电容阵列结构压控振荡器(VCO)的非线性粗调谐特性,提出了一种新型的电容阵列结构线性宽带VCO。该VCO只有1组MOS电容、4路数字控制信号控制电阻阵列和电流源阵列,得到1组偏置直流电压以进行粗调谐;1路模拟控制电压通过电流叠加的方式叠加在MOS电容的控制电压上,进行精细调谐。电阻阵列控制不同数字控制信号下的调谐增益KVCO,与电流源阵列共同产生直流偏置电压以控制步进频率,可以灵活地精确设置不同数字信号控制下的电容值大小,取得线性的粗调谐特性。仿真结果显示,该VCO的调谐范围为5.00~5.87GHz,步进频率为166 MHz,调谐增益KVCO变化范围为-900^-450MHz/V,不同数字控制信号下的调谐特性几乎相同,比传统二进制电容阵列拥有更好的粗调谐特性。1.8V供电电压下,电路最大消耗4.43mA直流电流。

电荷再分配SAR ADC低能耗电容阵列Matlab模型

为了减小SAR ADC的功耗和面积,结合SAR ADC无源元件的匹配理论,采用理论分析推导及Matlab建模验证的方式,针对多种电荷再分配型SAR ADC,对其中电容阵列的能量损耗进行比较和讨论。在分析传统电荷再分配结构以及近期文献提出的两种低能耗结构(电容拆分结构和两步式结构)的基础上,提出一种结合双端采样和单位电容缩放的新型转换结构,与其他几种结构相比较,该新型结构在能耗和面积上都得到了显著优化,并且工艺实现也非常方便,适合低功耗片上系统的应用。

开关电容阵列中高带宽跨阻前置放大器设计

为了放大高能粒子物理实验中高精度定时信号,使其适用于开关电容阵列电路的采集范围与幅度,设计高带宽RGC型跨阻前置放大器。此放大器具有低输入阻抗,高带宽,高跨导的特点。采用TSMC 0.25μmCMOS工艺,2.5V单电源供电。仿真结果表明,该前置放大器跨阻增益为5K欧姆,一3dB带宽为953MHz,探测器输入电容在一定范围变化对带宽影响不大。

关于电容阵列仪应用的问题及两点注记

针对电容阵列仪(capacitance array tool,简称CAT)在水平井多相流监测中暴露的不足,即CATView软件成像失真和油水两相流时有时漏失油相信号,首先分析了产生不足的原因,一是已有的成像算法没有充分考虑流型的特点,二是测量方式没有考虑仪器的结构特点;然后指出了流动成像算法的改进思路,提出在实际使用CAT时应添加扶正器。

电容阵列柔性压力传感器设计与分析

针对现有的柔性电容式压力传感器精度低、重复性差、大面积应用难度大等缺点,设计了一种柔性电容式压力传感器,可用于生理信息监测或机器人皮肤等领域。该传感器结构基于交叉电极式电容阵列,材料及制备工艺简单,易于大面积扩展应用,可对接触状态进行定量反馈。实验表明,该传感器能够感知0~70 k Pa范围的压强,可清晰分辨人手、脚等接触压力信息;电容灵敏度约1.17%V/k Pa;响应速度可达30 f/s,可实现压力信息的实时图形化显示。

基于线圈定位与电容阵列的感应式无线电能传输系统调谐控制

在实际应用中,感应式无线电能传输系统通常存在耦合线圈错位的复杂工况,影响系统的传输功率和效率。基于线圈定位与电容阵列提出一种适于S/SP补偿网络的调谐控制策略,在错位失谐工况下,主动利用原、副边线圈的位置信息,优化系统特性。为了量化系统的输出电压波动,建立了S/SP补偿网络在全工况下电压增益曲线的计算模型。进而为确保错位工况下系统的恒压输出特性,在给定的耦合系数变化范围和输出电压波动指标内,给出了电容阵列切换级数和容值调节步长的最优设计,并与传统定电容补偿进行对比。最后,通过一台800 W输出的原理样机对所提策略的有效性进行验证。验证结果表明,采用所提调谐控制策略,可以显著提高系统的输出功率与效率,并大幅降低其输出电压波动。

一种基于新型电容阵列的数控晶体振荡器

描述了一种应用于TD-LTE的38.4 MHz数控晶体振荡器(DCXO)。该电路采用一种具有快慢两种工作模式的电容阵列。这种电容阵列在不同的调节模式下应用不同容值的电容单元,可以将频率更快地调节到正确的位置,并且芯片面积更小。设计的数控晶体振荡器采用TSMC 0.13μm BiCMOS工艺实现。

一种可校正的12位C2C电容阵列混合结构SAR ADC

提出了一种可校正的12位C2C电容阵列混合结构逐次逼近型模数转换器(SAR ADC),其数模转换器(DAC)由低6位分裂式C2C DAC阵列与高6位二进制DAC阵列构成。提出的混合结构DAC既解决了中高精度二进制SAR ADC中总电容过大的问题,又避免了分段式二进制DAC分数值桥接电容无法与单位电容形成匹配的问题。该结构能显著降低整个ADC的动态功耗。此外,将高位终端电容和低2~6位量化电容拆分成相等的两个电容,引入冗余量,使得该ADC的电容权重可以被校准,降低了电容失配以及寄生电容的影响。最后,为了避免电容上极板复位信号因电容阵列容值大而导致的延时偏大问题,采用高6位DAC采样的方式,并在高6位DAC中引入单位电容大小的终端电容,弥补了参考电压区间不完整的缺陷。仿真结果显示,在1.5 V电压下,该ADC总体功耗仅为111.84μW,ENOB为12.49位,SFDR为91.46 dB,SNDR为76.97 dB。

一种针对电容阵列的低功耗充放电方法——动态基准电平斜波充放电法

论述了一种用于主动阵列显示(如硅基液晶)的电容阵列充放电电路的降低功耗的方法,我们称之为动态基准电平斜波充放电法。这种方法利用一行电容上电平的分布特性,将一行的电容连通相互充放电,达到静电平衡,得到行平均电容。以行平均电容为基准电平,对输入信号高于行平均电平的像素进行充电,而对输入信号低于行平均电平的像素进行放电,使之达到输入信号的电平。经过计算,这种方法与一般的斜波充放电方法相比可以降低70%以上的电容充放电损耗。在头盔显示器中,由于对功耗有严格的限制,因此在头盔系统的硅基液晶显示器中采用本文所讨论的驱动方法,对于降低功耗、提高系统集成度具有重要意义。

微电容阵列检测系统的设计

通过实验分析了电容读取芯片MS3110P各项性能指标,并设计了一款能自适应匹配模拟开关产生的电荷注入效应的P控制器;开发出一款具有单电容阵列测量模式和差分电容阵列测量模式的微电容阵列检测电路,并探讨了其寄生电容产生的原因。测试结果表明,该检测电路克服了各种寄生电容对传感器的影响,提高了测量精度,能够应用于MEMS触觉传感器微电容阵列的测量。