电感储能型高功率脉冲电源断路开关的最新发展

介绍了国内外电感储能（包括超导储能）高功率脉冲电源及断路开头的新近进展情况以及用功率电子器件或超导开关做断路开关的几种电路拓扑结构。     

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%.     

电爆炸丝断路开关实验装置控制系统的设计

为了准确获得电感储能型脉冲功率系统中电爆炸丝断路开关的开断性能,需要研制电爆炸丝断路开关实验装置。实验装置控制系统包含主控制系统和人机界面两部分,主控制系统实现对升压整流充电电路的控制,输出火花隙开关触发信号,与人机界面的通信等功能;人机界面实现响应操作者指令,显示实验参数,与主控制系统通信等功能。对该电爆炸丝断路开关实验装置控制系统的实验测试结果表明,该控制系统能够精确控制放电电压,完成断路开关实验操作和数据采集,并具有系统安全性好的优点。     

电动汽车用直流-直流变换器中电磁干扰与抑制

通过电磁兼容理论分析与现场调试试验结果 ,指出由升压型主电路构成的燃料电池电动汽车用直流—直流变换器中存在的主要电磁干扰源是开关管Z1开断时产生的电压尖峰、二极管D1由导通变为截止时产生的反向浪涌电流和升压电感电流在Z1开断瞬间出现的高频振荡 .在此基础上 ,分析了干扰产生的机理以及传播途径 ,并提出了抑制电磁干扰所采取的必要措施 .     

导通时间渐增的软启动电路

设计了一种控制开关管导通时间的软启动电路,消除了软启动过程中出现的浪涌电流和过冲电压,同时实现了启动时间的负载自适应,减少了轻载的启动时间.该电路可集成在DC-DC开关电源芯片中,有效地节省了应用电路板空间和元件成本.通过Cadence仿真验证,对于输入电压为3.6 V,输出电压为1.82 V的降压型开关电源,利用该启动电路,在启动过程中电感电流平稳变化,输出电压平滑上升无过冲;50 mA负载时启动时间为53μs,250 mA负载时启动时间为192μs.     

电爆炸切断开关产生纳秒脉冲的实验研究

论述了电爆炸导体的爆炸机制，以及作为切断开关爆炸导体参数选取的经验公式，并设计一个含两根电爆炸丝断路开关的电感储能电路，通过斩波来产生一个纳秒级大电流的单触发脉冲．在实验中，通过调节导体参数，可得到脉宽100ns的大电流脉冲，也通过实验探讨了电爆炸丝的参数及实验条件的选择对这个脉冲的影响。     

静电除尘振打系统保护器的设计

设计一款静电除尘振打系统过流保护器,电源电路采用+24 V输入、±15 V输出的方式,可以提供200 mA电流,具有体积小、重量轻、调试简单、抗干扰能力强等特点.电路保护范围可调,能迅速检测出短路和断路情况,有电流时,非断路信号,并且当电流达到或超过某设定值(电流保护值)时,立即动作,发出关断电源信号.阐述了所设计电路的基本原理、具体实现方法、参数计算过程.现场运行和实验检测表明,该保护电路具有输出电压稳定、保护灵敏度高、响应速度快、可靠性高的特点.     

一种用于脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的高增益检波器

设计了一个用于非相干脉冲超宽带接收机的0.18-μm CMOS工艺的能量检波器.该检波器包含了输入匹配模块、平方电路、翻转电压跟随器-电流检测电路、跨导级以及输出缓冲器.平方电路运用饱和区晶体管的平方律特性对输入差分信号进行平方,所得到的输出电流由翻转电压跟随器-电流检测电路转换成电压.跨导级对该信号进行放大并积分得到所接受的能量.测试结果可以看出,当输入信号的峰峰值超过60mV时,在高达300 MHz的频率下检波增益可以达到10 dB.而最小检测幅度为13 mV,此时的检波增益为5 dB.在移除输出缓冲器之后,输出脉冲的幅度将增加一倍.不计及测试焊盘,芯片面积为0.23 mm×0.3 mm.电路由一个1.8 V的电源供电,核心电路电流为3.5 mA.该检波器已成功应用于开关键控方式的接收机以实现高速宽带通信.     

DSP实现无输出电压采样的功率因数校正

提出一种无输出电压采样的功率因数校正(PFC)控制策略,它既不需要采样电感电流,也无需采样直流输出电压,输出电压由电压控制增益K直接控制,电路成本得到降低.由于该控制策略算法比较简单,故计算量大大减少,数字信号处理(DSP)速度与开关频率之间的矛盾得到缓解,可以提高PFC电路的工作频率.通过制作实验室模型,编写了DSP程序,利用TMS320LF2407A定点DSP, 实现了开关频率为100 kHz的单相PFC电路的数字控制,获得满意的效果.     

一种双回路驱动的纳秒快前沿高重复频率脉冲源

为满足电子设备在高重频、快前沿脉冲下的电磁损伤机理与工作防护技术研究的需要,本文利用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)开断速度快、重复频率高等优点,基于正反向电流泵浦原理设计了一种新型双回路驱动的纳秒快前沿重复频率脉冲发生电路。首先计算了双回路驱动脉冲发生电路的主要元件参数,建立了DSRD的PSpice等效模型,通过仿真分析了脉冲电路输入电压、触发时间、负载电阻、DSRD寄生电容等对输出脉冲前沿、脉宽(半峰宽)、幅值的影响规律,并通过电路参数优化得到了预期的脉冲输出指标,所设计的双回路驱动脉冲发生电路有效提升了储能电感充放电效率,提高了脉冲源工作频率。根据所设计的电路参数,最终研制出一台输出前沿1.87 ns、脉宽8.3 ns、幅值1 kV、工作频率3 MHz的纳秒快前沿高重复频率脉冲电源,为研究脉冲功率环境下的电磁效应和防护提供了实验手段和技术支持。