用于非线性超声检测的高频高功率E类功率放大器研究

超声波与金属的微小缺陷相互作用可产生非线性效应,由于非线性效应信号弱,在微小缺陷检测时必须采用高频高功率的发射装置来增强非线性效应信号强度。为此研究了一款高频大功率的超声驱动放大电路,该放大电路选用开关速度快、耐高压的氮化镓晶体管设计高效率的零电压开关(ZVS)型E类功率放大器,设计开关管保护电路、输入输出匹配电路以及可独立控制导通和关断驱动强度的栅极驱动电路,确保了高频高压大功率信号的高效输出。经测试,该E类功放驱动电路在工作频率为5 MHz,供电电压100 V时瞬时输出功率为223.9 W,峰值电压为150 V,直流转换效率为76.7%,表明该驱动电路可以用做高频大功率超声发射驱动。

BCD工艺在高压功率驱动电路中的应用

随着集成电路技术的快速发展,高压功率驱动电路在工业和汽车电子等领域得到广泛应用。为深入理解、开发和掌握先进BCD工艺技术,更好发挥其兼容Bipolar、CMOS和DMOS工艺的优势,通过介绍BCD工艺的特点及其发展历程,结合600 V高压功率驱动电路的设计,对隔离、高压MOS和版图设计等关键技术展开深入研究。研究可为高压功率驱动电路的设计实现提供有效支持,在当前芯片国产化大趋势下,对提升中国集成电路设计制造水平具有重要意义。

有源电力滤波器驱动保护电路的设计及仿真分析

本文根据有源电力滤波器的应用环境和运行特点,设计了IGBT驱动保护电路,并对保护效果展开了仿真验证。采用RCD吸收电路实现过电压保护,利用过电流检测与“软关断”方法实现过电流保护,运用散热片和温控开关实现过热保护。根据设计方案,使用Multisim 14.0仿真软件,分别进行了驱动电路正常工作仿真和瞬时过流故障仿真。结果表明,在正常工况下,输出驱动信号的仿真值与理论值十分接近;在发生瞬时过流故障时,经过1μs的延时后触发保护动作,在故障排除后电压缓慢恢复至正常电压,达到了驱动保护目的。

适用于低压同步整流器的新型谐振驱动电路

随着开关频率的提高,同步整流变换器功率MOSFET管的开关过程及其驱动带来的损耗也愈发凸显出来,特别是在低压大电流应用中。为了降低这部分损耗,提出一种单电感双管谐振驱动技术,能够利用一个单电感驱动两个不共源极的功率MOSFET管。详细分析了工作原理和特性,给出了参数设计方法,并进行了仿真和实验,结果表明该驱动技术具有驱动损耗低、驱动速度快、抗干扰能力强、便于集成等优点,适用于高频高功率密度的同步整流功率变换器。

一种基于交错自举控制技术的全集成SCPC浮动电压驱动电路

设计了一种适用于全集成开关电容功率转换器(SCPC)的浮动电压驱动电路。该电路采用交错自举控制技术,周期性地利用多相交错SCPC中的特定单元为其他单元提供自举驱动。该电路实现了全部功率开关的浮动电压驱动,并且适用于所有SCPC拓扑。相比于传统浮动电压驱动方案,该驱动电路的硬件开销与SCPC中的器件数目无关。提出的浮动电压驱动电路应用于一个8相可重构SCPC中,仿真结果证明了其功能的正确性。

基于TENG 的人体运动监测及其在跌倒检测中的应用

随着物联网技术的广泛应用,传统电源在使用时存在频繁更换或充电等问题,限制了可穿戴设备的发展。利用聚四氟乙烯(PTFE)和铝(Al)箔制备了接触-分离式摩擦纳米发电机(TENG),通过人体布设完成人体运动能量的采集,根据输出电信号的变化对人体运动姿态进行监测。此外,还设计了基于TENG的自供电跌倒检测系统,采用TENG进行人体能量收集,利用基于LTC3588芯片的能量管理电路实现电压转换,加速度传感器实现人体运动数据采集,最后通过串口传输至计算机显示。实测结果表明,该TENG的开路电压和短路电流分别为48 V和2.6μA,其结果验证了TENG具有输出电压高、电流低的特性。TENG作为自驱动传感器用于人体运动监测,在行走状态下输出电压最大值为63 V,在跑步状态下为116 V,在跳跃状态下达到130 V,根据输出特性可以准确判断人体当前运动状态。此外,对TENG的能量管理电路进行仿真和测试,结果表明其能够实现3.3 V稳压输出,可满足利用加速度传感器设计的跌倒检测系统的供电需求。

单级无电解电容LED驱动电路及控制策略研究

为了消除电解电容对LED驱动电源使用寿命的影响,提出一种基于反激结构的单级无电解电容LED驱动电路拓扑及控制策略。该电路拓扑是在反激变换器的输入端串接辅助储能电路,通过控制辅助储能电容的充放电,实现瞬时输入输出功率的平衡,从而抑制输出电流的低频纹波。详细介绍了该电路拓扑的工作原理;结合输出电流低频纹波产生机理,分析了辅助储能电容充放电的控制规律,给出具体的控制实现方法,并对电路关键参数进行设计,最后研制出一台30 W数字控制的单级无电解电容LED驱动电源样机。实验结果表明,所提电路方案辅助储能电容和输出滤波电容均可降至6.8μF,输出电流纹波可降至16%。通过使用薄膜电容代替传统的电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命。

STM32控制的PWM调光驱动电源设计

调光技术在照明行业非常重要,保证调光过程平稳并在100%范围内调光是当前研究的热点。提出一种有源功率因数校正(APFC)且具有恒流稳压功能的PWM调光驱动电源,对功率因数校正电路,恒流限压电路和调光电路进行详细设计分析。针对单一调光芯片控制电路存在输出不稳,无法实现全范围调光的问题,采用STM32单片机和调光控制芯片HV9910相结合进行控制。最后制作样机并进行测试分析,该调光电源输出电流精度控制在2%以内,功率因数在0.93以上,在额定输入电压下效率达到85%以上,在0~100%范围内调光且调光过程平滑无闪烁。

核电站控制棒驱动机构电源系统建模及故障分析

大型核电站控制棒驱动机构的电源系统由两台带飞轮的电动发电机组成,励磁方式包括自并励和相复励。某自并励机型棒电源系统曾发生一机失磁,与之并联的另一机过流保护抢先动作的严重事故。实际核电站中大量棒电源系统采用相复励机型,为了探究此次事故原因并判断棒电源系统中是否存在保护失配的共性风险,有必要对相复励棒电源系统故障特点进行研究。文中从相复励系统的全补偿公式出发,理论分析了机端短路电流变化趋势与相复励系统参数的关系,然后建立了棒电源系统的PSCAD模型。发现机端短路故障的仿真计算与理论分析相吻合,并通过动模机组单机机端短路实验共同验证了仿真模型的正确性。文中仿真分析了棒电源系统单机失磁时的故障特点,提出利用稳态等效电路估算棒电源系统失磁故障时机端电流的大小。结合制造厂家的真机实验验证了估算方法的有效性,同时说明了事故棒电源系统过流与失磁保护失配的原因,为核电棒电源系统保护装置改造奠定了基础。

水声信号发射机的全桥功率放大电路设计

基于现有的水声信号发射机电路,设计一种采用全桥拓扑结构的发射功率放大电路。该电路适于在输入电压比较高的环境中应用,优点是输出功率大、可靠性好,缺点是电路器件多、结构复杂。从全桥原理出发,通过理论计算确定电路的主要参数,采用PSpice仿真工具对电路参数进行优化,继而设计出适宜水声信号发射机应用的驱动电路和功率放大电路。仿真结果表明,该电路产生的输出波形满足水声发射机的工作要求。

基于改进网侧控制策略的半直驱风电系统FFRT研究

[目的]为改进半直驱风电系统的故障电压穿越(Flexible Fault Ride Through,FFRT)能力,提出采用电网故障时无功优先的改进网侧控制策略。[方法]在分析传统网侧控制策略的基础上,根据最新的故障电压穿越能力测试规程在传统网侧控制加入无功优先控制,在电网暂态故障期间优先向电网注入无功电流支撑电网电压恢复。根据改进网侧控制策略,对电网深度跌落和升高时采用卸荷电路结合改进网侧控制策略实现了风电机组的FFRT仿真运行,结合某项目6 MW半直驱风电机组,采用移动故障电压穿越测试设备进行故障电压现场测试。[结果]测试和仿真结果表明,改进网侧控制策略可提升半直驱风电系统的FFRT运行,无功电流稳定控制。[结论]改进网侧控制策略可在多种对称低电压/高电压故障工况和不对称高电压故障工况下优先向电网注入对应的稳定无功电流,有利于辅助电网电压恢复和提升半直驱风电系统的FFRT能力。

A novel charge pump drive circuit for power MOSFETs

Novel improved power metal oxide semiconductor field effect transistor （MOSFET） drive circuits are introduced. An anti-deadlock block is used in the P-channel power MOSFET drive circuit to avoid deadlocks and improve the transient response. An additional charging path is added to the N-channel power MOSFET drive circuit to enhance its drive capability and improve the transient response. The entire circuit is designed in a 0.6μm BCD process and simulated with Cadence Spectre. Compared with traditional power MOSFET drive circuits, the simulation results show that improved P-channel power MOSFET drive circuit makes the rise time reduced from 60 to 14 ns, the fall time reduced from 240 to 30 ns, and its power dissipation reduced from 2 to 1 mW, while the improved N-channel power MOSFET drive circuit makes the rise time reduced from 360 to 27 ns and its power dissipation reduced from 1.1 to 0.8 mW.

GMC-48JS双动力钢轨打磨车主电路设计

基于大型养路机械的应用现状,以及新形势下大型养路机械对动力传动系统的新需求,研发了GMC-48JS双动力钢轨打磨车,文章主要阐述了GMC-48JS双动力钢轨打磨车主电路的技术特点和设计过程,并对主电路功率进行了详细计算。GMC-48JS双动力钢轨打磨车主电路首次应用双动力供电、交流电传动、无缝转换、低恒速牵引等技术,并顺利通过了为期1年的运行考核,各项性能均达到了预期目标。

大功率半导体激光器驱动器的研究与设计

介绍了大功率半导体激光器恒流源的设计方法。该恒流源采用功率MOSFET作电流控制元件,运用负反馈原理稳定输出电流。实际应用表明该恒流源对激光器安全可靠,输出电流的短期稳定度达到1×10-5。

大功率背光源用LED驱动电路的研究现状与进展

结合具体的LED驱动电路控制芯片,对峰值电流控制型、平均电流控制型、单级单开关非隔离型LED驱动电路的原理、优缺点和性能改进措施做了论述。给出了采用频率抖动技术的LED驱动电路的传导EMI峰值及平均值测量结果和基于IR2540的平均电流控制型LED驱动电路的工作波形及效率测量结果,并对脉冲恒流源型LED驱动电路的原理做了简要的介绍,最后从恒流精度、效率、成本3个方面综合分析了LED驱动电路的发展趋势。

室温连续中红外量子级联激光器驱动电源的研制

为了满足中红外波长调制光谱技术中室温连续中红外量子级联激光器的驱动要求,设计并研制了一种量子级联激光器驱动电源系统.首先,设计了直接数字合成模块来产生直流、锯齿波和正弦波的叠加驱动信号以调谐激光器的电流,进而调制其输出波长;其次,设计了高速(约40ns)过流保护电路,配合电压深度负反馈原理,保证激光器工作的可靠性,提高激光器电流的稳定度;再次,将比例-积分-微分软件算法与温度模拟控制电路相结合,在简化电路结构的同时,有效地控制和稳定激光器的温度,防止因温度变化造成激光器输出波长的漂移和发光功率的波动.利用该驱动电源系统对中科院半导体所研制的中心波长为4.76μm的量子级联激光器做驱动测试,结果表明:驱动电源系统电流调节的线性度为0.0068%,驱动电源的长期(240h)电流稳定度为4.99×10-5,量子级联激光器的光强稳定度为5.07×10-4,控温稳定性为0.01℃,温度稳定时间为17s;当量子级联激光器的驱动电流为330mA,温度为21℃时,在240h内峰值波长的漂移为±0.02nm.

分布反馈量子级联激光器脉冲驱动电源的研制

为了满足中红外一氧化碳检测中分布反馈量子级联激光器的驱动要求,设计并实现了一种专用型脉冲驱动电源.首先,研制了高稳定的供电系统和完善的保护系统,显著提高了驱动脉冲的质量并保证了电源工作的可靠性;其次,依据"多级隔离"的思想设计了电源各功能电路,很大程度上提高了驱动电源的抗干扰能力;同时,将深度电压负反馈与比例-积分-微分控制算法相结合,有效提高了输出电流的稳定度.利用该驱动电源对中科院半导体所研制的波长为4.76μm的分布反馈量子级联激光器做了驱动测试.实验结果表明,在长时间(200h)运行中,系统驱动电流的稳定度为2.5×10-5,线性度为0.004%,满足分布反馈量子级联激光器的驱动要求,为中红外一氧化碳的可靠检测提供了保障.

功率MOSFET驱动保护电路设计与应用

分析了对功率MOSFET器件的设计要求;设计了基于EXB841驱动模块的功率MOSFET驱动保护电路。该电路具有结构简单,实用性强,响应速度快等特点。在电涡流测功机励磁线圈驱动电路中的实际应用证明,该电路驱动能力及保护功能效果良好。

1200V功率MOS栅驱动集成电路的设计

文章在国内首次设计并研制出1200V功率MOS栅驱动集成电路。该电路最高偏置电压(Voffset(max))为1200V,最大输出峰值电流为1A,最高工作频率100kHz,温度范围-55～125°C,可同时驱动系统中用于三相图腾柱式输出的高低端功率器件,是SPIC的一种典型电路。

集成功率驱动电路IR2110应用探讨

对IR2110芯片实现自举的工作原理进行了分析,探讨了其自举电路元件参数设计的依据,并在无刷直流电机调速控制系统的运行试验中验证了理论分析的正确性。