新型电流型CMOS三值施密特电路设计

以开关信号理论为指导,建立了实现电流型CMOS三值施密特电路中阈值控制电路的电流传输开关运算. 在此基础上提出了一种新的电流型CMOS三值施密特电路设计, 该电路可提供三值电流和电压输出信号. 电路的两个电流回差值的大小只需通过改变MOS管的尺寸比来调节. 与以往设计相比,所提出的电路具有结构简单、回差值调整容易以及可在较低电压下工作等特点. 采用TSMC 0.25 μm CMOS 工艺参数和1.5 V电源电压的HSPICE模拟结果验证了所提出设计方法的有效性和电路所具有的理想回差特性.     

高电压环境下大功率电源设备信号传输系统

大功率电源设备在高电压环境下运行时,由于空间中存在着较强的电磁干扰,严重影响电源设备的稳定控制和安全运行。为了提高信号在干扰下的可靠传输能力,提出一种以光纤为传输媒介,通过电压频率变换实现电信号的光脉冲传输系统架构,光脉冲序列较好的抗干扰性和较低的衰减度保证了该传输系统的可靠性。文中对系统结构和电路原理做了详细说明,给出了计算流程并进行了实验测试,输入信号频率响应达1 k Hz。应用结果表明,该系统能够在60 k V高压环境下可靠工作,提高了电源信号在传输过程中的抗干扰能力。     

基于低阈值技术的低电压低功耗三值TTL电路设计

根据TTL电路阈值电压和PN结压降的关系,提出TTL电路低阈值设置及中间电平生成方法,使三值TTL电路可工作于3V电源电压,并从开关级设计了适合于3V电源工作的三值TTL电路.经计算机模拟表明,该电路不仅具有正确的逻辑功能,且比采用传统的5V电源的对应电路结构简单,速度更快,而功耗则节省50%以上.     

一种基于电荷泵的衬底电位选择器设计

为避免电荷泵中PMOS开关管的衬底发生闩锁现象,设计了一款高效低功耗的衬底电位选择器。选择器由偏置电路、比较电路、输出级3部分组成,电荷泵输出电压不仅作为独立偏置电路的电源,而且作为源端输入带迟滞功能的电压比较器的输入信号。与电源电压相比较,通过比较电路产生一对控制信号,用以控制由2组PMOS对管构成的输出级,使选择器始终输出芯片中的最高电压,并能在低电压下正常工作。仿真结果表明,该选择器能够较准确地选择电路中的最高电压值,并具有0.3V滞回区间,满足设计要求。     

硅基集成光开关阵列的高速驱动控制电路设计

通过分析光开关单元的物理结构,提出等效电学模型,用于模拟光开关单元的瞬态响应.基于该模型,针对光开关阵列设计高速驱动控制电路,结合仿真探究电压尖峰对光开关单元瞬态响应的影响.系统测试结果表明,驱动电路施加的电压信号的上升/下降时间为1.7/1.6 ns,能够满足高速光开关纳秒级切换速度的需求.在该驱动电路的配合下,光开关阵列的切换时间为2.1～5.9 ns,实现了较先进的高速光交换系统.     

反激式功率因数校正LED电源设计

为解决目前市场上的LED电源功率因数低、电流谐波大且工作效率低下、电源发热量大、易损坏的缺点,文中介绍了一种采用反激式拓扑的单级功率因数校正LED驱动电源.该电源在临界导通模式下实现了功率因数校正和对LED灯的恒流驱动,电路采用单级PFC结构简化了电路结构,采用零电压开关技术降低了开关管的开关损耗.文中对电路工作原理做了详细的说明,给出了临界导通模式下开关管导通时间、开关频率的计算公式以及影响功率因数的因素.实验结果表明,该电源功率因数大于0.96、效率大于0.9,可高效、可靠地驱动LED灯工作.     

基于LLC的E波段行波管电源设计

随着行波管沿着高功率、小体积的方向发展,其工作频段也在往高频发展。目前国内行波管已经发展到E波段。高压电源对行波管的性能具有重要影响,其主要是对行波管进行供电调节。设计了E波段行波管高压电源,其主要包括LLC谐振变换器、高压整流电路、负高压反馈控制电路和保护电路。将所设计的电路应用在E波段行波管电源电路中,能够较好地解决行波管电源中高电压、负高压采样、负载变化大以及稳压精度高等难点。通过实验表明,所设计的行波管电源能够可靠运行并达到电气指标要求。     

高精度模拟信号光纤传输技术研究

为了解决高压直流输电母线的电压参数测量问题,采用高精度V/F变换器将直流电压互感器的输出模拟电压信号转换成脉冲频率信号,再通过光发送模块、光纤和光接收模块实现脉冲频率信号光纤传输功能.在接收端利用DSP对接收到的脉冲频率信号进行数据处理,通过D/A转换器再还原成模拟信号,同时从数字接口输出一路数字信号.实验结果表明,模拟信号传输精度小于0.1%,数据传输速率高,传输距离远,而且传输过程不受外界电磁场干扰,能够有效地解决电流互感器和电压互感器的高压隔离问题.     

1V开关电容带通滤波器的设计

设计完成了一基于开关运放(switchedopamp)技术的全差分开关电容(SC)带通滤波器.其电源电压为1V,采样频率为5MHz,品质因数为8,中心频率为833.33kHz.滤波器中的可关断运算放大器采用了新的共模反馈电路,降低了电路的复杂性;该设计采用了TSMC0.35μm工艺模型,仿真表明滤波器在低至0.9V的电压下仍能够正常工作.     

基于PDM的高频感应加热电源的设计与实现

介绍一种以MOSFET为开关器件的高频感应加热电源.设计制作出100 k Hz/5 k W的小功率高频感应加热电源样机,该电源采用脉冲密度调制(PDM)调功控制方式,谐振电路采用串联谐振方式,能够有效克服加热过程中负载参数变化带来的影响,使功率开关管始终工作在零电压开通状态.对该电源的逆变电路、控制电路等方面做了研究和试验.试验结果表明:采用的PDM控制模式和串联谐振电路,能够满足小功率高频感应加热电源的工作要求.     

电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路

为了进一步提高电磁超声相控阵激励源的工作效率,基于半桥拓扑放大结构提出了一种电磁超声相控阵激励源高频隔离驱动电路的设计方法.根据金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor,MOSFET)的简化模型,分析了MOSFET在开通和关断过程中的开关损耗,从而给出了高频隔离驱动电路所必须满足的条件.通过采用光纤器件隔离脉冲信号和DC-DC隔离电源对参考电位进行转换,有效解决了驱动电路的高频"浮栅"问题,并利用RC微分电路和施密特反相器设计了驱动信号死区时间可调电路.实验结果表明:设计的驱动电路能够输出频率为1.1 MHz、死区时间为0.32μs、驱动电压为18.8 V、占空比为26%的互补驱动信号,并且在驱动MOSFET栅极的实际应用中,有效降低了功率开关管的功率损耗.     

基于双电压和倍频技术的低功耗高效率发射机

为了克服电池容量的局限性,延长芯片的待机时间,针对传统发射机的高功耗、低效率问题,提出新型发射机架构. 采用2级注入锁定环形振荡器提供多相信号,电荷泵自举升压电路对该多相信号进行电压提升,实现低电压低功耗设计. 边沿合成器对多相信号进行倍频,使前级电路工作在低频,降低系统功耗. 基于55 nm CMOS工艺,设计433 MHz ISM频段发射机进行验证. 仿真结果表明,发射机的输出功率为?9.7 dBm,环形振荡器和电荷泵自举升压电路工作在0.6 V电源电压下,边沿合成器工作在1.2 V电源电压下,发射机整体功耗为357.04 μW,效率为29.83%,版图面积为70 μm×100 μm. 实验结果证明,所提结构具有功耗低、效率高、面积小和复杂度低的优点.     

基于共源共栅反相器的极低功耗Sigma-Delta调制器设计

为了满足穿戴式医疗设备中低功耗、高精度的模数转换应用需求,设计一种基于共源共栅反相器的低功耗14 bit/500 Hz Sigma-Delta调制器电路.在低电源电压环境下,该电路采用栅压自举开关完成了高精度的信号采样.利用共源共栅反相器替换传统Sigma-Delta调制器的跨导放大器（DTA）,有效降低了电路功耗.电路采用SMIC 0.13 μm 1P8M 混合信号工艺实现,测试结果表明,在供电电压为0.6 V、时钟频率为256 kHz、信号带宽为500 Hz内,Sigma-Delta调制器输出信号最大信噪失真比为69.7 dB,有效精度为11.3 bit,功耗仅为5.07 μW.     

全桥结构的单级PFC电路研究

针对两级式功率因数校正电路中电路结构复杂、元器件多、效率较低、成本较高的问题，提出了基于全桥结构的零电流开关单级功率因数校正电路，可在实现功率因数校正的同时，实现AC／DC功率变换，并对电路中开关管的选择及其驱动问题进行了分析，给出了一种适合该电路要求的驱动电路．理论分析和实验结果验证了这种单级功率因数校正电路的优越性．     

基于LM25116的车用开关电源

设计了一种基于LM25116的车用开关电源,输入直流电压为24 V,输出电压为12 V。采用BUCK电路拓扑结构,将阻抗较小的MOS管代替传统的二极管,以实现同步整流,提高电源的输出效率。分析了主电路、控制电路、驱动电路的工作原理。实物测试结果表明,本电路能稳定输出电压,输出效率可达90%以上,性能满足设计要求。     

初级侧控制准谐振LED驱动电源的研究

针对LED驱动电源设计上所存在的问题,本文基于初级侧控制及准谐振技术,设计了一款12W的LED照明驱动电源,该电源采用单端反激式准谐振电路作为其主电路拓扑,并在其前端增加了boost功率因数校正电路,主电路和功率因数校正电路的开关管均由一个控制芯片iw3614统一控制;同时,给出了初级侧控制的准谐振LED驱动电源的准谐振模式及恒压和恒流的控制原理及电源的各项设计参数,并做了准谐振开通、恒压和恒流等相关实验.实验结果表明,该电源实现了开关管的准谐振开通,输出电压稳定在30 V,输出电流稳定在372 mA,具有较好的恒压恒流特性;当输入电压在180～264 V变动时,功率因数均在0.96以上,电源的效率大约为82％,实现了功率因数校正与恒压恒流输出.该电源具有结构简单、恒压恒流特性好、开关损耗较小、功率因数高等优点,能高效、可靠地驱动LED灯工作.     

并联半桥谐振变换器分析与研究

基于开关电源小型化的发展趋势,分析传统开关电源变换器的原理及缺陷,提出一种并联半桥谐振电路的设计方法。对传统开关电源变换器的结构进行改进,采用零电压开关电路的分析方法,解决开关电源体积及能量损耗的问题,有效地提高开关电源的效率。     

IGBT高频感应加热电源的研制

以IGBT为开关元件,研制了15kW高频感应加热电源。对该电源的逆变电路、控制电路、驱动电路等进行了研究。实验结果表明:并联谐振逆变电路开关器件上流过的电流小,开关损耗低,电路简单,容易控制,适用于小功率感应加热电源。     

双管反激辅助电源设计

针对三相交流输入的电动汽车充电机、变频器、光伏逆变器等变换器辅助电源的问题,设计了一种基于双管反激结构的辅助电源,采用UC2844A电流型PWM控制芯片,实现了四路电压的隔离输出,5伏输出时通过LDO芯片进一步稳压。测试结果表明:该辅助电源可以输出80 W额定设计功率,效率高达84%,且纹波小;在100~800 V宽范围电压的直流输入下,能实现四路电压的稳定输出。可见,该电源是一种结构可靠、成本较低、应用广泛的高性能辅助电源。