微波固态功率放大器脉冲调制技术的研究

本研究设计完成了一款高速微波固态功率放大器漏极脉冲调制电路,脉冲前后沿小于50ns。主要采用高速大电流低内阻的PMOS管为微波固态功率放大器设计了漏极脉冲调制控制电路,较传统电路有很大改进,固态功率放大器的工作状态可随意变换,有功率容量大、效率高、隔离性高等优点。最终基于该调制电路设计了一款C波段高速微波功率放大器,放大器工作频率在5.5GHz±200MHz,放大器实现了低功耗工作,输出信号前后沿小于50ns,降低了工作热损耗。     

共轨喷油器电磁阀双电压式驱动模块设计

设计了电磁阀双电压式驱动方法的硬件电路和驱动程序．硬件电路由驱动电压产生电路和控制电路组成,驱动电压产生电路用它激式极性反转型开关电源产生可调的高压和中压,控制电路控制高压和中压的开启和关闭时刻．驱动程序通过设置定时器匹配中断的方式实现高压和中压持续时间的控制．试验结果表明,电磁阀开启电流大。保持电流较低且保持平稳,电流特性符合电磁阀的驱动要求,可通过微调电压来调制保持电流．     

基于CdV/dt现象分析的功率MOS管建模

为了改善功率MOS管及其驱动电路在高频开关状态下,功耗与可靠性等性能上的恶化问题,分析了此类电路中由于CdV/dt现象所导致的寄生效应.首先考虑功率MOS管及驱动电路的主要寄生参数,详细分析了CdV/dt现象产生的机理.在此基础上,采用状态方程的建模方法,提取关键电压与电流参数作为状态变量,建立并有效验证了一种功率MOS管的数学分析模型.通过对此模型的仿真,发现CdV/dt现象会带来栅极耦合电压、穿通电流、漏极振荡等不良寄生效应.同时对各种寄生参数与效应间的关系进行了分析.最后,根据仿真分析结果,给出了电路的优化设计方法.实际电路的测试结果证明,该功率MOS管模型与驱动电路的优化方法在CdV/dt现象分析与改善上具有明显作用.     

基于Σ-Δ调制和DirectFET器件的D类功放设计

音频功率放大器是电子设备的重要组成部分,其输出功率、效率和非线性失真要求越来越高﹒为解决D类功放效率和失真之间的矛盾,引入Σ-Δ调制减小非线性失真,使用DirectFET开关管提高功放效率,并设计制作了一台D类功放机﹒文章对Σ-Δ调制原理进行了详细地阐述,并设计了前置放大电路、调制电路、功率变换电路和滤波电路等,仿真结果达到预期要求﹒测试结果显示:该机器在4Ω负载上输出功率达100W,总谐波失真小于1%,效率最高可达94%﹒相比PWM调制和其它常规封装开关管设计的装置,失真和效率均有一定改善﹒     

栅极无偏置JFET放大电路工作点设计整定方法

根据JFET传输特性曲线分布于两个象限的事实设计了栅极无偏置JFET共源放大电路。讨论了栅极无偏置JFET共源放大电路漏极外接偏置电阻Rd的设计方法，并用实验验证．     

36 mW 2抽头40 Gb/s四级脉冲幅度调制发送器的设计

基于SMIC 65-nm CMOS工艺设计了一种40Gb/s低功耗四级脉冲幅度调制(PAM4)发送器。设计中的预加重抽头只在输出信号电平转换后紧跟的单位时间间隔内才向输出节点注入电流。当输出信号不进行电平转换时,电流不流经预加重抽头,解决了现有预加重结构浪费功耗的问题。预加重抽头采用了一种新型的基于可开关电流源的低电压差分信号(LVDS)驱动单元,使得电路可以在高速下消除功耗浪费。电路采用了PAM4调制,降低了带宽的要求。仿真中使用的信道在20GHz的损耗为20.2dB。结果表明,经过预加重,接收端的信号的眼图高度120mV,眼图宽度为30ps。40Gb/s发送器电路的功耗为36mW,能效为0.9pJ/b。     

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%.     

基于宽禁带功率器件的F类放大器的研究与设计

F类射频功率放大器作为开关模式放大器的一种,其理想效率为100%。传统F类功率放大器的设计方法是利用输出端谐波抑制,在晶体管的漏极得到近似方波的电压信号和近似半正弦波的电流信号,以此提高放大器效率。文章通过研究电路的结构,在F类功率放大器的输入端加入谐波抑制电路,同时利用输入和输出谐波抑制匹配网络,能够更有效提高输出功率和功率附加效率;结合宽禁带功率器件,在S波段完成一款电路的设计,在3.45~3.55GHz频带内,输入激励为28dBm条件下,测试得到最大PAE能够达到78.3%,输出功率40.5dBm,实验结果和仿真结果基本吻合。     

纯电动汽车直流无刷电机控制器设计

利用DSP设计电机转速和电流双闭环的控制系统(系统硬件包括以DSP为核心的控制电路和以电机为对象的驱动电路),设计出了一种基于DSP的直流无刷电机控制器。控制系统采用TI公司的数字信号处理器DSP28335作为主控制芯片,硬件上设计了能适应800 W及以下功率的电机驱动控制器,该控制器主要包括功率驱动、逆变电路、电流采样电路、电源转换电路和转子位置检测电路等;同时在DSP软件开发环境CCS3.3下采用C语言编程,设计转子位置信号检测、电流采样和转速检测、PWM驱动信号输出、转速电流双闭环调节等功能。     

磁悬浮开关功放数学模型与控制实现

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的数字开关功率放大器设计方法,采用DSP实现了电流闭环控制算法,产生脉冲宽度调制(PWM)信号驱动功率桥从而实现期望电流,阐明了PWM信号的产生逻辑与不同调制模式下PWM的实现方式.采用傅里叶级数对线圈两端电压进行展开,建立了数字开关功率放大器的等效模型,并进行仿真分析.搭建了数字开关功率放大器实验平台,实验结果验证了提出的设计方法的有效性,且基于等效数学模型的仿真结果与实验结果较为接近,其模型能为功率放大器设计作参考.     

一种新型三相电流型PWM整流器

采用PWM控制方法,可以简化电路,提高功率因数,降低谐波和损耗,并且占用机时少,控制规则可调,控制精度较高,特别适用于高频调制。控制电路主要由数字电路构成,实现电路简单可靠,易于调整,PWM波形由TMS320C50经过逻辑运算生成,控制功率开关器件的通断,从而实现抑制输入电流谐波和提高功率因数的目的。     

应用于WLAN的高效率F类功率放大器

为了提高在高速率信号传输下无线通讯发射系统中功率放大器的工作效率,提出了一种结构新颖的高效率F类功率放大器.通过计算机仿真与实验板调试相结合的方法确定了放大器的最佳漏极阻抗,根据F类放大器漏极电压和漏极电流是相位差为λ/4的方波和半正弦波的特性,通过仿真软件设计和优化,设计出的谐波滤波网络在输出谐波频点有良好的滤波性能.为了降低栅源电容对输入信号造成的失真,在输入端口加入短截线,提高了放大器的漏极效率.通过测试,功率放大器工作在2.4GHz时,在2dB增益压缩点的功率附加效率为67%,输出功率为30dBm.测试结果表明,该高效率功率放大器适合应用于WLAN无线通讯发射系统.     

可重构DDS信号发生器

DDS专用芯片AD7008为核心的正弦波发生电路和Philips P89C52单片机构成控制电路,可以完成AM,FM,ASK,FSK和PSK等调制电路.使用单片机对DDS的控制使信号产生具有数字可控制性,解决了调制信号的载波频率、调制度和控制方式不能程控的难题,使数字控制产生的正弦信号和调制信号具有极高的稳定性和可靠性.本设计用了易于购买和使用集成芯片,使设计的软硬件简单,极大地提高了性价比.     

基于GaN器件的平衡式逆F类功率放大器的研究与设计

针对功率放大器效率低和输入输出端反射损耗较大的缺陷,采用平衡式结构研究了工作于2.6 GHz的逆F类功率放大器,并基于GaN器件CGH40010F设计该放大器验证电路。根据功放管输出寄生参数的等效网络,将负载阻抗转换到封装参考面上,在输出匹配电路中对二、三次谐波进行抑制处理。并且考虑栅源寄生电容对输入信号的影响,在输入拓扑结构中加入二次谐波抑制电路,进一步提高了放大器的效率。同时,在栅漏极偏置电路中,采用扇形微带线代替短路电容,使电路结构更为紧凑。经仿真优化,采用Rogers4350b板材制作该功放电路板。实测表明,饱和输出功率为42.32 dBm,最大漏极效率为77.91%,最大功率附加效率(power added efficiency, PAE)达到72.16%,输入输出驻波系数(voltage standing wave ratio, VSWR)均小于2。实测结果与仿真数据基本吻合,验证了设计方法的可行性。     

角度调制与幅度调制的统一矢量合成电路建模

角度调制与幅度调制是高频电子线路或通信电子线路中的两个重要调制方式。矢量合成法是在介绍角度调制时引入的,即用矢量合成的方法描述载波的角度是如何受到信号波调制的。一般教材将该方法用于介绍阿姆斯特朗调相,有的也用于介绍双调幅矢量合成调相。本文在仔细分析调幅、双边带调制、阿姆斯特朗调相和双调幅矢量合成调相中矢量合成异同点的基础上,证明了阿姆斯特朗调相和双调幅矢量合成调相的等效性,并为这些调制电路建立一个统一的矢量合成电路模型,大大提高了电路的共用性,节约了电路实现的成本,也便于对各种调制信号进行归纳分析和比较。     

一千瓦零电压软开关高功率因数变换器

提出了一种零电压软开关高功率因数变换器电路.主电路采用准谐振PWM-Boost软开关拓扑结构,控制电路采用平均电流控制技术和软开关控制技术相结合的形式.文中分析了该电路的工作原理,给出了电路参数归一化曲线及设计指导.实验结果表明,该电路在整个输入电压范围内都能保持软开关特性,达到了高功率因数和高效率的目的.在输入电压为220 V,工作频率为65 kH z,电路输出功率为1 000 W时,实测工作效率为95.3%;经对入端电流频谱分析、计算,功率因数达到0.998 8.     

非对称栅压在负栅极-源漏极交叠结构超薄沟道双栅器件中的应用

为了研究纳米尺度器件中量子力学效应对传输特性及动态特性的影响,在器件模拟软件TAURUS中实现了量子修正的漂移扩散模型(QDD),并对具有负栅极-源漏极交叠结构的超薄沟道双栅器件进行了数值模拟。结果显示:非对称栅压的控制方法使得器件具有动态可调的阈值电压,能够动态地适应高性能与低功耗的要求。通过优化栅极与源漏区的交叠长度可以降低栅极电容,从而提高器件的动态特性,提高电路的工作速度。     

非对称栅压在负栅极-源漏极交叠结构超薄沟道双栅器件中的应用

为了对纳米尺度器件中量子力学效应对传输特性及动态特性的影响进行研究,该文在器件模拟软件TAURUS中实现了量子修正的漂移扩散模型(QDD),并对具有负栅极源漏极交叠结构的超薄沟道双栅器件进行了数值模拟。结果显示非对称栅压的控制方法使得器件具有动态可调的阈值电压,能够动态地适应高性能与低功耗的要求。通过优化栅极与源漏区的交叠长度可以降低栅极电容,从而提高器件的动态特性,提高电路的工作速度。     

新型高压大功率IPM模块的封装与驱动技术

随着电压与电流密度的不断增加,对IPM模块封装的稳定性与驱动电路的可靠性提出了更高的要求.本文以赛米控(Semikron)公司采用SKiiPR○技术的SKiiP3/4系列IPM为基础,分析了在新型高压大功率IPM封装中为了提高模块热稳定性与温度循环能力所采用的无底板技术、芯片烧结技术、压接技术.论述了大功率IPM中IGBT对栅极驱动电路和各保护机制的要求.针对信号隔离脉冲变压器易磁饱和的特性,运用脉冲调制的办法,使驱动信号可以在较宽占空比范围内通过脉冲变压器传递.设计了为栅极驱动电路提供足够驱动功率的DC/DC全桥变换器.     

基于FPGA的USB测控系统中PM调制的研究与实现

航天统一S波段(united S-band,USB)测控系统中相位调制(phase modulation,PM)是对遥控信息进行发送端调制的重要单元,针对航天测控PM调制载波频率高、采样速率大的需求,提出了一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的USB测控系统中PM调制的研究方案及实现方法.设计将测距音信号与副载波信号联合调制到主载波,创新性地采用将高频分量与低频分量分解开、多路并行处理高速数字信号的方式实现相位调制.应用Modelsim仿真验证了设计的可行性,应用频谱仪分析频谱验证了设计的正确性,为地面遥控端提供了测试平台,在高速调制领域具有很强的可移植性.