应用于电磁超声的DE类功率放大器驱动电路设计

为了进一步增强电磁超声激励源的激发效能,提高电磁超声换能器的工作效率,基于射频技术提出了一种DE类射频功率放大器,通过采用隔离电源方法,有效地解决了高边金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的“浮地”问题,实现了高频隔离.通过分析MOSFET开关工作状态及控制特性,确立了MOSFET开关的基本工作过程,从而建立了一种MOSFET驱动电路设计方法.通过对关键元件的选型设计与算法研究,构建了DE类功率放大器的驱动电路.实验结果表明:设计的MOSFET驱动电路的输出信号电压幅值为13.4V,占空比50％,频率为1MHz,输出信号稳定,实现了对MOSFET的可靠驱动,能够满足实际应用.     

电磁超声相控阵大功率高频激励源设计开发

为实现电磁超声相控阵在埋地钢质管道内超声波能量聚焦,增强管壁缺陷检测精确度,基于射频理论及DE类功率放大器技术,提出了一种电磁超声相控阵多通道大功率高频激励源设计方法.通过现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)数字延迟方式对采样时钟进行精确控制,以实现激励源多通道脉冲序列时序和相位的延迟.采用光纤隔离脉冲信号以及电源隔离转换参考电位,有效解决了激励源高频"浮栅"驱动问题.研究了DE类功率放大器开关管和放大电路的工作特性,并基于Pspice软件建立了DE类功率放大器仿真模型,实现了对放大电路元件参数的优化和性能指标的验证.实验结果表明:设计开发的激励源能够实现1 ns延时精度的脉冲序列,当工作频率为1.1 MHz以及工作电压为300 V时,电磁超声阵元输出的交变电流峰峰值为20 A,输出功率为1.5 kW,从而满足电磁超声相控阵检测技术的要求.     

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.     

超声清洗设备功率自动监控电路的设计

为使超声清洗设备射频输出功率最大,要求超声换能器始终工作在谐振状态下。采用频率自动跟踪技术,并引入数字锁相环具体实现系统频率自动跟踪。仿真结果表明,所设计的超声清洗电路直流到射频输出功率转换效率较高;超声换能器上的电压、电流信号相位同步,换能器始终工作在谐振状态下。     

大功率MOSFET管开关过渡过程的分析与仿真

功率MOSFET是理想的开关,在超声波电发生器、高频开关电源、高频焊机等方面使用广泛,但因驱动线路参数设计欠优而使MOSFET管烧坏的情况时有发生.根据器件和电路参数,推导出开关期间的栅极电压、漏极电流和漏极电压的封闭解.通过比较仿真结果,为功率MOSFET的驱动电路设计提供理论指导.     

宽带D类超声功率放大器的设计与实现

为了解决大阵列相控的功率、效率及散热问题,促进相控声场的非接触物体操控及其在医学超声中的实际应用,设计了一种PWM型D类超声宽带功率放大器. 对阻性和抗性负载的输出波形开展谐波失真、负载电压和输出功率的测量结果表明:该电路可对20～400 kHz的中低频超声输入信号进行功率放大,其最大输出功率可达46 W,效率超过78%. 该电路具有输出内阻小、阻抗匹配简单、相位保持度高、功率损耗低和发热小的优点,可为超声技术在生物医学中的应用提供电路基础,实现大规模相控阵列的精确驱动,具有良好的推广价值.     

LED照明电源的驱动技术与应用

为了提高LED照明电源的可靠性,提出一种基于半桥开关电路的PFM恒流控制驱动方案,实现了大功率LED照明驱动。该电路利用半桥驱动频率可编程以及限流电感阻碍高频电流的特点,通过改变电路的工作频率,调节输出电流,实现恒流控制。实验结果表明,该电源具有输出功率大、尖峰电流小和晶体管电压应力小的优点,适用于大功率输出的场合。     

基于SEPP的音频功率放大器的研究

介绍基于SEPP的音频功率放大器的工作原理,分析音频功率放大器电路中输出晶体三极管的激励方式,提出电流反馈型功率放大器的设计方法,采用共模抑制电路及互补对称的两套闭环电流输出控制系统.实验结果表明,该设计方法达到了功率放大器大功率、低失真、宽频响的性能指标要求,优点是调整方便,偏置电压稳定性高,不需要静噪.     

基于LM3404实现LED低纹波恒流电源研究

为消除LED驱动电源输出的高纹波电流对大功率LED寿命的影响,实现大功率LED的低纹波恒流驱动,提出一种以Buck变换器为主电路、LM3404为主控芯片,同时采用有源纹波补偿的方法,并在此基础上对电路参数进行了设计,构建了基于LM3404芯片的实验电路.实验结果表明:该方法能够有效降低LED灯的纹波电流,实现低纹波恒流驱动     

无线电能传输系统驱动源负载网络分析

为了提高无线电能传输高频时的高效传输能力,结合谐振式无线电能传输系统基本结构,采用单管E类功率放大器作为系统驱动源,对驱动源的负载阻抗特性及影响负载网络的因素进行了分析;提出了针对无线传能系统的E类功率放大器负载网络参数调节方法;在软开关条件下计算了负载网络最佳匹配参数;通过调整开关管占空比的方式验证负载网络变化对软开关状态及系统效率的影响.结果表明,通过驱动源样机的制作以及负载网络参数调整测试,实现了在1 MHz频率下78 W功率的输出,系统效率达到76.5%.     

具有精确基准频率的数控半桥PWM输出调整电路

在超声换能器电源电路中,为能使超声换能器以一定的振幅谐振,必须精确控制振荡电路的频率及功放电路的输出功率.设计了一种具有精确基准频率控制的数控半桥PWM输出调整电路,利用DSP芯片TMS320F2812控制AD9833产生精确的基准频率信号,并结合数控电位器X9312和555定时器,实现数控调整PWM波形的占空比,达到...     

低电压下高效音频功率放大器的仿真与分析

当对非线性失真有一定要求时,低频功率放大器的实际最大输出功率和效率均低于理想状态时的理论分析值,特别在电源电压较低时,其影响更为明显.依据自举电路可扩大放大器的动态输出范围的原理,提出了一种双自举电路的OCL低功率放大器,以提高电路的输出电压,从而提高最大输出功率和效率.仿真结果表明：电源电压较低时,在非线性失真系数低于2%的条件下,与OCL电路相比,双自举OCL电路的最大输出电压提高了约1倍,最大不失真输出功率提高了约3倍,效率提高了近20%.     

基于FAIMS的高场非对称方波电源系统设计

设计了一种用于FAIMS（高场非对称波形离子迁移谱）系统的高场高频非对称方波电源。电源由驱动电路、脉冲成型电路、高通滤波器和补偿电压电路四部分组成。选用半桥结构产生脉冲电压,利用高通滤波器滤除高频方波中的直流分量,把正脉冲变成正负面积相等的非对称脉冲。建立了电路模型,通过实验验证了高场非对称脉冲电源模型建立的正确性。该电路能够输出峰峰值电压为1000V,方波频率为500kHz。     

0.18 μm CMOS高效高增益功率放大器设计

在自偏置A类共源共栅射频功率放大电路拓扑基础上,基于SMIC 0.18 μm CMOS工艺设计了两级自偏置A类射频功率放大器电路.该射频功率放大器电路采用两级共源共栅结构,在共栅MOS管上采用自偏置.采用Cadence公司的SpectreRF工具对电路进行仿真与优化.设计与优化结果表明,在2.4GHz频率下,输出功率为20.3dBm,功率附加效率为49％,功率增益达到32dB.     

海洋电磁探测发射机可控源电路小信号建模

海洋电磁探测发射机通过向海底发射大功率变频的电磁波,来获取海底结构和矿产资源的分布规律,目前发射机存在效率低、发热严重等问题,为此采用软开关可控源电路来降低电路损耗。为了提高输出电磁波的瞬态性能,需建立可控源电路的数学模型,进行闭环控制。针对软开关可控源电路工作时状态多、直接建模困难问题,在硬开关可控源电路建模的基础上,通过分析输出滤波电感电流、变压器漏感、输入电压对软开关可控源电路占空比变化的影响,建立了软开关电路的小信号模型,最后通过仿真和实验验证了模型的正确性和有效性。