SiC MOSFET开关瞬态解析建模综述

在评估和优化半导体器件开关瞬态特性领域,解析模型因具有简单、直观、应用便捷等优点得到广泛研究。相较同等功率等级的硅基功率器件,碳化硅(silicon carbide,SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor,MOSFET)可以应用于更高开关速度,其开关瞬态特性更为复杂,开关瞬态解析建模也更加困难。该文总结现有的针对SiC MOSFET与二极管换流对的开关瞬态解析建模方法,在建模过程中依次引入各种简化假设,按照简化程度由低到高的顺序,梳理解析建模的逐步简化过程。通过对比,评估各模型的优缺点以及适用场合,对其中准确性、实用性都较强的分段线性模型进行详细介绍;之后,对开关瞬态建模中关键参数的建模方法进行总结与评价;最后,指出现有SiC MOSFET开关瞬态解析模型中存在的问题,并对其未来发展给出建议。

传输线的随机建模及瞬态响应数值实验分析

该文考虑集成电路制造过程中传输线制造工艺参数随机扰动对传输线传输性能的影响,建立了传输线的随机模型,针对该模型提出了基于蒙特卡洛法的传输线瞬态响应统计分析方法。统计分析中采用精细积分算法求解传输线样本瞬态响应,并对模型输出的正态性进行偏度-峰度检验,给出了最差情况估计。试验结果表明该文提出的传输线随机模型及统计分析方法可以对传输线的传输性能进行有效的评估,对于传输线制造过程的控制及优化有着重要意义。

混合气体识别的响应等效性与瞬态信号正交分解模型

针对目前混合气体识别大多采用传感器稳态响应信号、基于线性混合假设或大量样本学习,而瞬态响应信号特征分析主要应用非正交分解的问题,提出一种基于响应等效性与瞬态信号正交分解的混合气体识别模型。分析金属氧化物半导体传感器对混合气体的响应特性,建立基于气体响应成分等效性假设的气体非线性混合模型,在此基础上,提出并应用一种新的正交基函数——扩展类Legendre正交基,对气体传感器瞬态响应信号进行分解;通过对正交分解系数与气体浓度的回归分析,验证二者之间的指数型关联关系,并以正交分解系数为特征参数,利用气体非线性等效混合模型对混合气体分解与辨识。实验结果表明,尽管这种混合气体识别模型仅用单一气体检测的先验知识,对混合气体的识别误差仍可达到15%以内。

利用瞬态信号建模技术估计换能器的稳态参数

本文简要介绍了瞬态信号建模技术 ,用瞬态建模技术计算得到了发射器的发送电压响应 ,其测试结果与自由场稳态测试结果一致性很好 。

电流型控制三态Boost变换器的小信号建模与负载瞬态特性分析

为了提高三态Boost变换器的负载瞬态响应速度,将电流型控制技术应用于三态Boost变换器。详细分析电流型控制三态Boost变换器的工作原理;在考虑负载电流变化对电路性能影响的基础上,分别建立电流型恒定参考电流(CRC)和电流型动态参考电流(DRC)控制三态Boost变换器的完整小信号模型,推导两种控制方法的输出阻抗,并通过频域仿真验证小信号模型的正确性。对比分析两个输出阻抗的低频增益,结果表明:与电流型DRC控制相比,电流型CRC控制三态Boost变换器的输出阻抗低频增益更低,因此具有比电流型DRC控制三态Boost变换器更快的负载瞬态响应速度。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。

晶闸管-电动机系统不对称瞬态建模及解析

快速软投入、软切换等晶闸管-电动机系统中,电动机三相对称、两相不对称瞬态频繁交替出现,对其中三相到两相的过渡过程,本文提出一种基于空间矢量的电动机两相不对称瞬态建模方法。首先,明确三种定子复坐标系的概念,并在原有空间矢量定义的基础上扩充其定义,给出三种空间矢量定义式;其次,分别使用所定义的三种空间矢量,建立电动机三种两相不对称瞬态数学模型;然后,利用空间矢量间的坐标变换和具体两相不对称运行所对应的约束条件,得到使用原有空间矢量定义所描述的有利于各种不对称与对称过渡过程衔接的电动机三种两相不对称瞬态模型;最后,根据所建的电动机空间矢量模型,解析研究空载电动机从三相对称状态过渡到一种两相不对称运行,具体呈现出初值和电源电压对定子瞬态电流的约束,并对该过程进行解析计算,发现解析计算与数值仿真、现场实验结果相吻合,从而证明了基于空间矢量的电动机两相不对称瞬态模型及解析研究的正确性。

PSM开关变换器的大信号模型与瞬态特性

针对传统PWM调制具有轻载下效率低的缺点 ,论文作者提出一种新的高效调制模式———脉冲跨周调制PSM模式 .本文对这种新的PSM开关变换器调制模式进行了包括大信号解析模型、离散模型和相平面模型的大信号建模工作 ,并借助变换器的解析解、离散模型和相平面分析法对PSM变换器开环 /闭环系统的瞬态响应特性进行了分析 .研究表明PSM变换器不仅较PWM调制模式轻载下效率高 ,而且具有响应速度更快 。

50kJ液压模锻锤机架的结构静力学及瞬态响应分析

对50kJ液压模锻锤机架进行了受力与静态的有限元结构分析,并对计算结果进行了分析评价,得出机架的应力和位移分布规律,并获取应力集中部位;同时对液压模锻锤机架进行了动态响应分析,通过研究机架在给定动载荷激振下所产生的响应,揭示了机架在动态载荷下的应力和位移随时间变化的规律及机架的动态性能优劣;对静动态载荷下的计算结果进行了比较,得出机架在静态和动态载荷下的应力和位移分布规律基本一致,但大小不同的结论;对试验结果进行了验证。

注塑模三维瞬态温度场的建模及仿真

本文通过对空间域和时间域的离散，建立了注塑模三维瞬态温度场的完全边界积分计算模型。对注塑模具有效传热面进行剖分后，运用特解边界无法进行分析，并对制品采用加权差分格式计算，最后采用迭代法对模具和制品在边界面上进行热流耦合。在此基础上开发了三维瞬态温度场分析软件。实际应用表明所建计算模型是合理的。

圆弧铣刀瞬态切削力建模与数值仿真

提出圆弧铣刀(R刀)几何模型描述方法,建立基于机械力学的圆弧铣刀切削力预报模型.该模型分别考虑前刀面剪切效应与后刀面犁切效应,通过计算微元切削刃空间位置角和不同轴向高度处的切入、切出角方法获取瞬时切削区域,应用空间解析几何三维坐标变换原理实现微元切削力从局部坐标系向刀具整体坐标系下转换,借助科学计算软件Matlab实现数值仿真.模型中切削力系数由42CrMo4切削试验的切削力数据拟合得出.两组试验结果与仿真结果的对比,验证预报模型的有效性.

油膜轴承瞬态非线性油膜力的力学建模及其表达式

讨论了油膜轴承瞬态非线性油膜力的力学模型、数学表达式及其基本性质.指出建模中考虑油膜自由边界瞬态性的重要性;对短轴承论证了“动态π油膜”模型;对有限长轴承,提出了用变分法决定油膜瞬态自由边界位置;提出了非线性油膜力一般表达式,它由3个函数组成“瞬态刚度矩阵”和“瞬态阻尼矩阵”;导出了这3个函数的一般表达式;证明了瞬态阻尼矩阵的正定对称性,表明非线性油膜力具有正阻尼特性.具体讨论了两类油膜轴承的油膜力解案.一是圆柱短轴承油膜力精确解;二是采用变分方法对有限长椭圆轴承获得油膜力的高精度近似公式.通过实例,证实了变分方法的高效性.

瞬态响应信号数据采集电路设计

为了实现瞬态响应信号采集设备的便携式设计,设计了小型化的高速数据采集电路模块。电路系统以高速模数转换芯片AD9481和高速数据缓存芯片IDT 72V263为核心构成。给出了电路的整体设计框图与主要电路的设计原理图,搭建了小型化的电路系统,并对电路的性能进行了测试分析。通过对电路的测试表明:该小型化电路系统的采样速率达到了200 MSPS,能够对响应时间在160μs以内的瞬态响应信号以5 ns的时间分辨率进行数据采集。

一维不均匀介质中波传播瞬态响应的传输线模型分析

提出了用传输线模型分析一维不均匀介质中波传播的瞬态响应。这种方法将一维不均匀介质用多层介质近似 ,并进一步用级联的传输线模型等效。分析的过程是 :首先对局限在某一时间段内的输入电磁信号进行傅里叶变换得出其频谱 ,然后研究该频谱的主要分量在所研究介质中的传播 ,并得出波传播方向任一截面上瞬态信号的频谱 ,最后通过快速傅里叶变换得出时域瞬态响应。这种方法适用范围广 ,数值计算方便 ,只要离散时间间隔足够小 ,抽样点数足够大 。

25KJ液压模锻锤机身模态分析和瞬态动力响应分析

求出了机身在打击瞬时特定约束条件下的前五阶段固有频率和振型,绘制了位移响应曲线,得到了机身在峰值时刻的应力分布及其最大值。

瞬态冲击下车辆动力学建模及仿真计算

车辆系统受到瞬态冲击是一种常见的工况,文章建立了瞬态冲击下车辆系统的动力学模型,采用Simulink软件对系统响应进行动态仿真计算,得出每节车在瞬态冲击下的加速度、速度、位移等动态曲线图。该仿真方法计算结果清晰,数据可靠,具有较高的工程应用价值。

一种用AR模型参数自适应检测瞬态信号的新方法

本文研究AR 模型参数特征用于瞬态信号自适应检测的问题。本文依据AR 模型参数矢量长度为特征检测信号的思思,提出了一种具有良好地自适应抑制噪声扰动的参数估计方法,弥补了LS、SVDT 方法的不足。理论分析和实验结果均表明,本文的方法具有很好的AR 模型参数估计和瞬态信号检测性能。

碲基掺铒光纤放大器对于渐变输入信号的瞬态响应

为了抑制输出信号功率的瞬态波动,提出了调理脉冲信号边沿变化方式的思想.通过有限差分法数值模拟四能级模型下的粒子数速率-光功率传输方程组,理论研究了宽带碲基掺铒光纤放大器(Erbium-doped Tellurite-based Fiber Amplifier ,EDTFA)对于低频脉冲输入信号的瞬态响应.研究表明,相比具有阶跃上升沿的方波脉冲,选择一个合适的渐变上升沿脉冲信号可以有效地抑制EDTFA输出端信号功率的瞬时上冲幅度.在多信道系统中,选择渐变的信道功率上传和下载方式,可以延缓其余信道输出功率的瞬态响应速度,从而为后续增益箍制技术的实施提供了便利.

核电厂汽轮机详细数值建模研究及其瞬态分析

以岭澳一期核电厂汽轮机部件为原型,利用系统程序RELAP5对其进行详细数值建模研究。通过在100%功率稳态工况下的计算证明,详细的汽轮机数值建模弥补了简化建模中焓值计算误差较大的缺陷。将详细的汽轮机数值建模整合到全范围核电厂热力系统模型中进行瞬态分析,并与岭澳一期核电厂原始实验报告中汽轮机负荷从97%功率水平阶跃变化至87%功率水平瞬态运行工况的数据曲线进行对比。结果表明,稳态模型的焓计算值与电厂实际值误差在2%以内,瞬态模型的分析参数趋势符合电厂实际情况。

DC/DC变换器小信号建模与补偿网络设计

DC/DC变换器小信号建模是研究和分析其稳定性和瞬态响应的主要手段之一。针对单端正激变换器在一个周期内开关管导通和关断两种工作状态,建立了连续工作模式下的平均状态方程;建立小信号模型设计并仿真控制环路的幅频特性和相频特性;优化设计DC/DC变换器控制环路的补偿网络以提高系统的稳定性和瞬态响应,最后通过仿真和实验进行了验证。

基于Cadence的国产电路瞬态仿真建模研究

为利用电子CAD软件Cadence对由国产及专用元器件组成的电路进行瞬态仿真分析,以获取电路的动态时域及频域特性参数,研究了支持该类电路瞬态仿真的建模方法:即将整体电路分解为元器件、电路单元、电路系统由低到高三个层次,按照低层先建模并验证成功后再高层建模的顺序,分别建立各层模型,通过这种分层建模的方法以获取具备可信度的电路仿真模型。同时还研究了各层模型的具体建立方法。将这些建模方法应用于一个信号感应电路的仿真中,取得了与实际试验相符的仿真结果,此外还揭示了一些产品试验难以预见的电路动态工作规律,为进一步研究信号感应电路的动态运行问题提供了有益的参考。