一种新型连续可调脉冲电流源的设计

针对新型半导体激光器的应用需求,提出一种新型的数控可调的脉冲电流源,其核心部分是精密恒流源电路和脉冲电流镜电路。精密恒流源电路采用基于运算放大器的深度负反馈技术,提供一个精度高、稳定性好、幅值连续可调的恒定电流输出;脉冲电流镜电路采用高速场效应管实现对恒流源电流的复制和倍乘,降低脉冲电流源输出负载对前级深度负反馈部分的影响,提高电路的稳定性,并利用模拟多路复用器对电流镜栅极的控制,将脉冲信号传递到脉冲电流中,从而输出脉冲电流。仿真实验表明,提出的脉冲电流源运行稳定可靠,输出的脉冲电流的幅值、重复频率和脉冲宽度均可数控调节,电流幅值稳定,脉冲前沿陡峭,可满足不同的激光器驱动和测试需求。     

高精度和高稳定性半导体激光器恒流驱动电源

基于输入电流的微小变化可以引起半导体激光器输出波长和功率显著改变的特征,研制了一种高精度、高稳定性半导体激光器恒流驱动电源。该电源利用运算放大器和场效应管组成恒流源电路,消除了供电电源对输出电流特性的影响,使输出电流仅受调谐电压的变化而改变,提高了输出电流的稳定度;采用高精度基准电压源使调谐电压具有极高的输出精度和稳定度,增强了输出电流的精度;电源慢启动电路避免了浪涌及高压静电等对激光器的损坏,限流保护电路使流过激光器的正向电流不超过允许最大电流值,启停控制电路可根据实验需求随时关闭激光器而不影响电路的其他功能,实现了对激光器的可靠保护。测试结果表明,该电源在输出电流0～200 mA范围内连续可调,输出电流精度为0.01 mA,长期稳定度约为0.004%,具有恒流特性好、纹波小、保护电路可靠、抗干扰能力强、成本低、易实现等特点。     

脉冲驱动电源的设计与性能分析

采用低漂移高精度运算放大器进行恒流控制,时基电路NE555组成的单稳态触发器对脉冲宽度进行调制,设计了串联式脉冲半导体激光器驱动电源。该电源脉宽在0～100ms范围内可调,电流在0～3A范围内可调。通过精心选择元器件,获得了稳定的脉冲电流。另外该电源对激光二极管具有较好的保护功能,可用于激光点火系统。     

基于ADuC812的大功率半导体激光器恒流源设计

恒流源是半导体激光器正常稳定工作的重要保证。根据大功率半导体激光器驱动电源的技术指标要求,设计了基于ADuC812的数控恒流源方案。该恒流源采用大功率MOSFET作为调整管,以霍尔电流传感器作为电流采样反馈,实现了对输出电流的0-50A的线性控制,稳流精度为0．1A。并设计了过流保护电路以及软件上的中值滤波算法,提高了半导体激光器的抗冲击能力和工作稳定性。通过与大功率半导体激光器的联调测试,证明了恒流源的稳定性．达到了设计要求的性能指标。     

基于回波模拟器的窄脉冲低震荡激光驱动设计

脉冲激光驱动电路的震荡会引起回波模拟的多目标、 虚景和半导体激光器损坏等问题。 针对这类问题, 从 RLC放电回路理论出发, 推导电流方程, 运用极值原理, 提出量化抑制震荡的方法。 根据实际某火控性能要 求, 运用所推公式确立了关键参数。 最后利用 MPSL01 型雪崩三极管作为高速开关器件设计电路, 获得了峰值电 流1 A, 脉宽23.2 ns 的窄脉冲电流, 且反向电流几乎为零。 采用 C86119E 型1 064 nm 半导体脉冲激光器作为光 源, 构成回波模拟器发射系统。 利用该单兵火控进行实际检测的结果表明, 驱动器性能稳定, 满足设计要求。     

基于谐振变换技术的激光器驱动电源设计

近年来,激光器已广泛应用于军事领域,驱动电源是决定激光器整体性能的重要因素.针对大功率机载激光器对驱动电源的要求,采用RLC谐振变换技术及全桥拓扑结构,设计出用恒流源驱动的激光器电源,系统采用恒流源、软启动,限流及限压等保护措施,实现对激光器的有效保护,并采用温度控制电路,对激光器进行温度控制,从而使得电源的输出功率稳定.文中同时给出了输入滤波电路、主电源电路、控制电路及保护电路的原理图.最后,通过实验测试证明了文中所设计的电源具有高稳定性和强干扰能力.     

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。     

基于STM32的DFB气体激光器驱动电路设计与实验

可调谐半导体激光吸收光谱技术气体痕量检测系统中,激光器驱动电路存在模块体积大、电流纹波大、温度漂移严重、响应速度慢等问题,容易导致激光器波长偏离谱线吸收峰,影响系统测量精度。为解决上述问题,首先设计集高精度恒流源、实时监测电路、电阻-电压变换电路、温度采集电路、MAX1978制冷器控制芯片、数字PID整定算法等于一体的激光驱动器;然后,实验测试激光驱动器对DFB激光器(1 627 nm)电流调谐与温度控制的性能,分析确定DFB激光器波长的电流调谐系数、温度调谐系数以及内部温度误差来源;最后,通过改进B值计算及校正方法,对激光驱动器温度控制误差进行补偿,实现DFB激光器输出波长的精准锁定。实验表明:改善后的激光驱动器较传统激光驱动器的驱动电流绝对误差降低54.5%(±0.005 mA);控制温度绝对误差降低71.4%(±0.01℃);响应时间提高2.98倍(0.067 s/℃);C_2H_4气体检测系统精度提高17%。研究结果为TDLAS气体检测方法的应用提供了可靠的技术支撑。     

超低频高压脉冲矩形波电源设计

为了满足外加电场极化法制作具有周期性畴反转结构的非线性晶体的需要,设计了一种能输出超低重复频率高压矩形波脉冲的电源装置.电源输出脉冲重复频率在0.5～100.0 Hz范围内可调,输出电压在2～10 kV范围内可调,输出脉冲电流不小于300μA,输出脉冲宽度在0.2%～50.0%T(周期)范围内可调,输出高压的线性度和稳定度均能满足电场极化法的要求.使用本电源多次对LiNbO3晶体进行极化反转试验,取得了良好的效果.在适当的实验条件下,此电源可满足各种厚度非线性晶体材料的极化要求.     

大电流脉冲恒流源系统设计

研究了发动机点火工作中需要的大电流脉冲恒流源系统的设计与实现.系统应用PID控制算法,通过大功率半导体器件,实现了脉冲电流上升时间小于200 μs、脉宽50 ms～150 ms可调[3]、电流0 A-12 A连续可调,可连接0.5 Ω-4 Ω小负载的脉冲恒流源系统.传统恒流源系统提供的电流一般情况下小于12 A.或者电流不是连续可调、或者电流上升时间不满足要求,或者连接的负载过大,都不能满足本系统关于发动机点火要求.与传统恒流源系统相比,本系统具有上升时间短、脉宽可调、电流连续可调、负载小、可靠稳定、可控性好、结构简单等特点.     

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。     

穿通增强型硅光电晶体管的结构及参数优化

为克服各种常用光电探测器件的缺点, 对穿通增强型硅光电晶体管进行了结构优化和参数优化。将窄基区穿通晶体管仅在一侧与宽基区光电晶体管复合的传统结构, 改进为窄基区穿通晶体管在中间, 两侧各复合一个长度减半的宽基区光电晶体管。同时, 对不同窄基区宽度下的暗电流、 光生电流及光电响应率等随偏压变化的电学性能和光电转换特性进行仿真, 得到窄基区宽度最优参数。然后对优化后的器件在不同光强下的光生电流和光电响应率随偏压的变化进行了仿真, 分析了器件在不同光强下的响应特性。结果表明, 当窄基区宽度为0.6 μm时, 器件性能折中达到最优, 在0.5 V偏压下, 器件暗电流仅为1 μA;入射光功率密度为10^-7 W/cm²时, 器件响应率高达4×10⁶ A/W。     

一种基于双传输线的纳秒脉冲源的研制

采用双传输线发生纳秒级方波脉冲,设计了一种用来模拟核电磁脉冲在电路中激励的干扰信号的纳秒脉冲信号源,进行抗EMP试验。脉冲源由直流高压源、触发控制电路和脉冲形成电路三部分组成。试验中脉冲测量系统设计应注意阻抗匹配,电缆影响,抗干扰等问题。在负载不匹配情况下工作时信号具有较大波动且传送效率降低;负载匹配时,优化后的系统所获得的方波信号前沿1.4ns,脉冲宽度为50.6ns。     

萘酞菁镍化合物的合成、 非线性及光限幅特性

以1,8-二氮杂双环［5.4.0］十一碳烯-7（DBU）为催化剂采用液相法合成了四叔丁基-2,3-萘酞菁镍(TBNPcNi). 应用调Q倍频(ns/ps)Nd ∶[KG-*3]YAG脉冲激光系统, 在532 nm波长下, 研究了化合物的非线性和光限幅特性. 在高斯单位制(esu)下测得化合物的非线性折射率n₂和三阶非线性极化率χ⁽³⁾分别为2.07×10^-11和7.57×10^-12, 分子极化率γ′为2.96×10^-29, 显著高于金属酞菁分子. 化合物具有优异的非线性光限幅特性, 当线性透过率为72%时, 限幅阈值为1 722 mJ/cm², 箝位值为700 mJ/cm², 有效激发态与基态吸收截面比为4.48.     

致密油藏CO_2驱综合效益评价

致密油藏储量大,开发成本高,实现经济开发至关重要。以C油田致密油藏典型区块为例,采用直井—水平井联合布井方式,通过数值模拟,讨论了5种不同渗透率级别、8种排距下CO2驱的开发效果,结合经济评价指标分析不同油价下CO2驱的经济效益。研究表明,当前油价下,渗透率在0.1×10-3~1×10-3μm2时,建议C油田致密油藏典型区块采用注CO2开发方式;缩小排距,采出程度提高,内部收益率降低,建议根据C油田开发方针和原则选择合适的排距;增加生产年限,累计采出程度提高,经济效益呈现降低趋势,建议C油田根据自身情况需要选择合理的生产年限。     

基于Nd:LGGG连续与调Q脉冲人眼安全激光器研究

1.4μm人眼安全激光具有对人眼安全?对烟雾环境穿透能力强以及易于产生和探测等特点?本文基于Nd:LGGG新晶体,采用石墨烯作为可饱和吸收体,研究了1.4μm人眼安全激光输出特性?在注入泵浦光功率15.6W时,获得2.38W的1.4μm连续激光输出,光 光转换效率为15.4%;在注入泵浦光功率14.3W时,获得平均功率为255mW的1.4μm调Q激光输出,输出脉冲宽度为490ns,重复频率为80kHz,激光单脉冲能量为3.2μJ,脉冲峰值功率6.53W?     

单相数控有源功率因数校正技术研究

研究了单相数控Boost型有源功率因数校正系统,采用平均电流型控制策略,分析了功率电路、信号调理电路、驱动电路的实现方案.采用DSP实现系统的数字控制,深入探讨了3个模拟采样信号和乘法器增益的确定方法,以及PI控制与PWM占空比算法,并对系统软启动、A/D转换、输入电压前馈和PWM信号产生4个程序模块进行了分析,仿真结果表明了系统设计的正确性     

基于滑模控制的Buck-Boost型AC-DC变换器

提出了一种基于滑模控制的Buck Boost型AC DC变换器。相对于现行的双环结构控制方式 ,滑模控制没有增加控制电路的复杂性 ,而且能得到近似为 1的输入功率因数 ,电路效率高。同时分别提出了针对输出直流电压以及输入交流电流的控制策略。对输入电流采用滑模控制以获取高功率因素 ,对输出电压 ,因其动态响应相对较慢 ,采用PI控制器调节。最后给出了仿真及实验结果 ,表明该电路具有高效率、高功率因数及低谐波畸变等特性     

基于金-普鲁士蓝复合纳米粒子的电流型DNA传感器的制备

在玻碳电极(GCE)表面依次电聚合硫堇膜(PTh)、电沉积金-普鲁士蓝复合纳米粒子(PB-Au)和金纳米粒子(GN),利用GN比表面积大和生物相容性好的特性,进而固定单链DNA(ssDNA),制备一种电流型DNA传感器(GCE/PTh/PB-Au/GN/ssDNA).利用电化学交流阻抗技术(EIS)和循环伏安法(CV)对电极的修饰过程进行表征,以亚甲基蓝(MB)为杂交指示剂,利用微分脉冲伏安法(DPV)对DNA进行检测.结果表明,所制备的DNA传感器可以对DNA进行灵敏检测,在1.0×10^-14~1.0×10^-6 mg/L范围内,DPV的峰电流与DNA质量浓度呈良好线性关系,工作曲线斜率为-13.4 μA/decade,相关系数为0.994,检测下限为1.0×10^-14 mg/L.所制备的传感器灵敏准确,不仅可用于基因检测,而且对重金属离子及其他有机污染物的检测也有重要研究价值.