基于DC-DC升压和LC振荡的叠层压电陶瓷驱动电源研究

根据叠层压电陶瓷的大容性负载特性,在电路分析的基础上提出了基于DC-DC升压变换器和LC振荡的驱动控制电源,在驱动电路中加入偏置电压,使输出电压在-20 V到100 V之间,满足叠层压电陶瓷的驱动要求.将此驱动器用于压电直线电机,电机运转平稳,电路功耗小,通过匹配不同的电感实现了宽频率范围驱动.     

高频PWM DC/DC 转换器设计

设计了一种基于2．5μm 40V双极工艺的高频低功耗的PWM升压型DC／DC转换芯片．采用了恒定频率、电流模式的控制结构以提供优秀的电源和负载稳压．同时内部的电流监视电路可以保护功率开关以及连接到芯片上的外部元件．通过对开关脉冲宽度的调节,加快了升压速度,减小了稳压状态的输出纹波,提高了转换效率．仿真结果表明,在2．7～12．0V的输入电压范围内,芯片的开关频率为1．2MHz,开关电流限制值为1．2A,转换效率可达85％以上．使用很小体积的外围元件就可获得满意的输出纹波,在很小的电路板面积上产生大电流输出,降低了电路尺寸和成本．     

基于 WSAR-ADC的降压型 DC-DC 控制器设计

设计了一种基于加窗逐次逼近寄存器（ WSAR）模拟数字转换器（ ADC）的降压型DC-DC控制器,这种WSAR-ADC适用于数字电源系统,通过对输入电压进行加窗处理,能有效地降低芯片的复杂度;并利用蚁群算法,对该DC-DC控制器的比例积分微分（PID）参数进行了整定,使得整个系统能够稳定工作。电路使用BCD（Bipolar/CMOS/DMOS）0．5μm工艺,输入电压3．3 V,输出电压1 V,设计最大负载电流2 A,纹波小于9 mV,开关频率500 kHz。经过验证,该降压型DC-DC控制器能满足数字电源的采样需求。     

用于高速PLL的CMOS电荷泵电路

提出了一种应用于高速锁相环中的新型CMOS电荷泵电路．电荷泵核心部分为一带有参考电压电路的双管开关型电路,并对运放构成的反馈回路进行了改进,降低了电荷泵输出电压的抖动．电路采用chartered0．35μm 3．3 V CMOS工艺实现,模拟结果表明电流源输出电压在1～3V区间变化,其输出电流基本无变化,上下电流的失配率小于0．6％,具有很高的匹配性．在3．3V电源电压下,电荷泵输出电压的范围为0～3．1V,具有宽摆幅和低抖动（约0．2mV）等优点,能很好地满足高速锁相环的性能要求．     

微机系统电源抗干扰研究

雷电感应电压和感性负载接入或脱离电源电路时所产生的干扰电压是电源网主要的干扰脉冲电压．通过实验和理论分析，对干扰产生过程和特性进行了讨论，提出了微机系统电源抗干扰的办法．     

高效电压调节型电火花脉冲电源的设计

在对传统脉冲电源和现有节能脉冲电源的工作原理、控制策略进行分析的基础上,针对传统脉冲电源存在电能利用率低的弊端,提出一种高效电压调节型火花放电脉冲电源.这种电源的电路具有自适应调节输出电压和等电流脉宽的特性,利用电路的拓扑结构进一步优化控制策略,演算电路的动态分析模型,同时对电路的各个主要器件进行设计和计算,给出实际电流电压波形以及自适应调压波形.结果表明:所设计的电源可实现空载电压、脉冲宽度、脉间宽度大范围独立可调,彻底取消耗能严重的限流电阻;电路具有较高的调压精度和较好的加工工艺效果.     

用于MFC驱动的双极性任意波形驱动器设计

设计了一种适合于宏纤维复合材料(MFC)等容性负载的双极性,且各极性电压单独可调的高压驱动电源。主电路由两个单极性放大电路构成。通过耦合电桥,实现系统的双极性交流驱动信号输出。采用嵌入式芯片作为主处理器,结合数字合成技术,使得信号波形更纯正。放大电路由运算放大级及基于MOSFET的功率放大级组成,通过电压负反馈形成闭环控制;并通过multisim对其进行了仿真分析。将驱动电源应用于MFC仿生鱼尾。系统工作稳定,取得较好的实验效果。     

逆变式高频窄脉冲微弧氧化电源的设计

为增强微弧氧化过程中电弧的可控性,从脉冲能量控制角度,设计了一种逆变式高频窄脉冲微弧氧化电源.该电源在传统的两级逆变电路结构基础上,增加了阻抗匹配电路,实现了变极性模式下回路及负载中能量的快速释放与存储.文中还详述了实现多种模式输出的协同控制策略及对应的电路工作模式,分析了电源的负载特性,并通过仿真和实验波形验证了该负载特性等效模型的有效性.实验结果表明,通过提高电源输出脉冲频率(最高20 k Hz)及减小脉冲宽度(最窄20μs),可实现对脉冲能量的精密控制和提高系统的能量利用率;高频窄脉冲处理模式获得的膜层表面孔隙率和表面粗糙度更低.     

高效率、低功耗直流电压转换器芯片的设计与实现

提出了一种基于脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)模式的高效率、低功耗直流电压转换器的设计方法.电路在负载电流大于60 mA时采用开关频率1 MHz的PWM工作模式,在负载电流小于60 mA时采用开关频率降低的PFM工作模式,实现了在0~250 mA负载电流变化范围内的高转换效率.当输出电压达到预计输出电压的102%时,电路自动进入待机状态,使得静态工作电流降低.芯片采用CSMC公司的0.5μm CMOS混合信号模型设计和流片.测试结果表明:该电路可实现PWM和PFM模式供电以及两种模式之间的平稳过渡,具有较好的负载和线路电压调整,其输出电压的误差小于±2%,最大静态工作电流小于15μA,最大转换效率达92.6%.     

KP型晶闸管临界正向电压上升率测试电路分析

本文对KP型晶闸管正向电压上升率测试电路进行了较详细的分析.提出了估算主电路各参数的公式,分析了电路中各元件的特性、参数对输出波形的影响.根据上述方法设计的电压上升率测试仪,其调试结果与理论估算基本相符.     

FAIMS系统用高频高压非对称脉冲电源设计

据高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)系统对非对称脉冲电源的要求,提出了一种FAIMS系统用高频高压非对称脉冲电源的设计方案。该方案依托于通用的半桥电路,辅之以Atmega16为核心的PWM生成电路、可靠的栅极驱动及高压功率MOSFET动态静态保护电路。该电源输出非对称方波幅值达2kV,当频率为200kHz,功耗仅为90W。测试结果表明该设计方案实际可行,能满足FAIMS检测系统的工作需求,且具有电路结构简单、频率占空比可调、功耗低等特点。     

基于0.35 μm CMOS的高性能LDO稳压器设计

为降低芯片负载波动及电源干扰对系统输出的影响,以提高芯片性能,基于0.35 μm CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺,采用Cadence设计了高性能的无片外电容低压差(LDO:Low Drop-Out) 线性稳压器集成电路,给出了负载瞬态响应增强网络以及电源干扰抑制增强网络的设计方案并进行了仿真实验。实验结果表明,电路具有良好的线性调整率和负载调整率,各项性能指标均符合行业标准,系统在3～5 V的输入电压范围内,稳定的输出电压为2.8 V,电源抑制比在高频1 MHz时达到-46dB,负载变化引起的输出电压过冲小于55 mV。     

一种具有零稳态电流的新型上电复位电路

为实现具有超低功耗且稳定可靠的上电复位电压输出,提出了基于电平检测的具有零稳态电流的新型上电复位电路,该电路由电平检测电路、状态锁存电路和欠压检测电路组成,通过在上电复位之后切断电平检测电路的电源实现复位稳定后的零稳态电流,其输出复位电压的状态由状态锁存电路锁存.该电路采用0.18μm Bi-CMOS工艺设计,电源电压为1.8 V.Cadence Spectre的仿真结果表明,该电路在上电复位结束后的稳态仅有数纳安的漏电流,起拉电压和欠压检测电压受温度影响很小,因而适用于集成到超大规模片上系统(SoC)芯片中.     

风力发电系统中直流辅助电源的设计与仿真

为了满足风力发电系统中各监测单元模块对供电系统的需求,设计了一款多输出直流(direct current, DC)辅助开关电源。根据辅助电源参数的具体要求,理论分析并设计了DC-DC高频反激变压器;选用稳压管TL431、光电耦合器PC817以及UC2842控制芯片,实现对输出电压的采集、输入电流的采样以及功率MOS(metal, oxide, semiconductor)管的驱动;搭建了一款输出电压为5、15、24 V的多输出双闭环控制的反激开关电源电路,并利用Saber软件对设计的直流辅助开关电源电路进行了仿真。仿真结果表明:设计的多输出直流辅助开关电源的输出电压、占空比以及开关频率符合设计要求,其值均在设计要求精度的10%以内。可见设计辅助电源电路中所采用的方法简单有效,且电路各元器件参数值的选取合理,其方法和结果可在后续直流辅助电源系统电路的硬件开发中为各元器件参数的优化提供参考依据。     

中频交流脉冲电源的研制

研制了150kHz中频交流脉冲电源,给出了中频交流脉冲电源的设计思路和实现方案.该电源采用全桥逆变拓朴电路、PWM控制方式、输出功率叠加的方案,具有输出变压器原边平均电流和副边峰值电流的过流保护功能.其输出峰值电压0~1200V连续可调,频率1~150kH z可调,脉宽占空比10%~40%可调,输出平均电流0~5A,最大输出功率5kW.利用该电源进行了等离子体化学气相沉积和反应溅射实验,证明该电源各项指标运行正常,工作稳定,具有良好的应用价值.     

全桥LLC串联谐振X光机高压直流电源

针对X光机电源的全桥移相拓扑结构存在占空比丢失问题,提出一种全桥LLC串联谐振变换器与单相双向对称倍压整流电路相结合的高频高压X光机电源。在主电路中,采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路;从理论上分析了零电压软开关工作条件,建立主电路基波等效(fundamental harmonic approximation,FHA)模型,并对主电路的参数进行设计。仿真结果表明：输出电压可以在40～120 kV内连续可调,不存在占空比丢失;输出电压上升时间短、纹波小。证明了所提出拓扑的正确性和可靠性。     

用单板机实现改善步进电机驱动电路高频性能的研究

本文提出了改善步进电机矩频特性的一种新方法。首先推导了维持步进电机负载能力不变所必备的电压与频率的关系式。随后采用可控硅整流加滤波的电路对步进电机供电,用改变可控硅触发角的大小来改变供电电压,并用软件实现步进步机的脉冲分配,全部控制用单板机来实现,使整个系统完全数字化。由于实现了调频调压,步进电机高频性能得到了改善。     

单相可调逆变电源的控制与仿真

以通用逆变电源为设计目标,采用SPWM脉宽调制作为控制核心,对单相逆变器进行稳压调节与仿真。建立了逆变电路仿真模型,通过输出电压瞬时值进行闭环PID控制,输出电压可在50～220V内调节,适应于一般性负载。     

一种基于DVR的低压微网系统关键负载恒压供电控制策略

微网中的线路阻抗、逆变器输出阻抗以及电网电压波动都会造成微网中关键负载电压的波动。为使电压敏感负载恒压供电,在微网中引入动态电压补偿器(DVR)。给出了DVR的主电路,其控制策略包含有源阻尼环、瞬时电压环以及有效值电压外环,分别保证DVR的工作稳定性、动态特性以及稳态精度。给出了闭环控制参数的设计方法。仿真结果表明,将DVR应用到微网中可保证关键负载恒压供电,并具有优良的动态性能和稳态精度。     

基于中点电压信号分析的逆变器功率管开路故障诊断研究

利用电流信号作为逆变器故障信息的诊断方法易受到负载、噪声等因素的影响,且诊断周期长、通常需要一定的软件算法、空载或轻载时易出现误诊断。针对该问题,提出对桥臂中点电压信号与脉冲信号进行相关逻辑分析的方法,从而实现逆变器功率管开路故障的诊断,给出了功率管开路故障输出信号的逻辑表达式,以及相关硬件电路设计方法。对逆变器功率管触发脉冲信号的上升沿进行延时,可有效地避免因功率管开通和关断延迟造成的误诊断。实验结果表明该方法能有效地诊断逆变器单相单功率管的开路故障,诊断实时性强,硬件电路开销小,方法有效可行。