大功率机电伺服系统关键驱动技术研究

10kW级的大功率机电伺服系统的电源电压达到500VDC,且对动态特性要求很高,在这种伺服系统中,高速大功率开关器件的可靠工作是实现系统功能的基本保证。本文在系统研究IGBT失效模式的基础上确定了基于M57962L的IGBT功率驱动电路设计。本文的研究工作解决了大功率机电伺服系统控制驱动器的驱动技术,切实提高了对功率器件的保护,提高了功率驱动电路的安全性,提高了控制驱动器的工作性能。     

折叠梁平面角对电容式RFMEMS开关性能的影响

低驱动电压电容式RFMEMS开关采用弹性拆叠梁支撑可变电容活动极板,使开关弹性结构具有很小的弹性系数,但也降低了开关的一阶模态谐振频率,致使开关无法获得较高的开关速度。提出了通过调整弹性折叠梁平面角微调弹性结构弹性系数的方法,在保证开关具有低驱动电压的同时,尽可能提高弹性结构的一阶模态谐振频率。仅改变弹性折叠梁平面角的大小,对其分别为0°,45°,90°的具体开关结构,应用MEMSCAD软件CoventorWare进行机电耦合仿真,定性分析了弹性折叠梁平面角对微结构弹性系数的影响。仿真结果表明：改变弹性折叠梁平面角大小,可以微调电容式RFMEMS开关的驱动电压和一阶模态谐振频率。     

基于分布式射频MEMS移相器电容开关的分析与设计

通过分析MEMS电容开关的工作原理,设计出一种适合分布式射频MEMS移相器电路的新型电容开关.采用Intel lisuiteTM软件优化电容开关的驱动电压、响应时间、释放时间和机械振动模式.结果表明,开关驱动电压为2.5 V、响应时间小于30μs,释放时间大于60 μs和所有振动模式固有频率都大于15 KHz.与普通开关结构比较,该新型电容开关结构具有优越射频机电性能和响应时间,同时也对电容开关的制备工艺进行分析.     

基于功耗敏感性的降低嵌入式电路功耗方法

研究降低嵌入式系统的功耗问题。由于频繁进行电容充放电,以及晶体管瞬间导通所产生的动态和静态消耗过大,传统的嵌入式硬件系统中,大规模CMOS电路在工作状态切换存在电路的功耗过高的缺点。为解决上述问题,提出通过对动态功耗和静态功耗的产生及功耗模型进行研究,采用功耗敏感性分析的嵌入式降低功耗方法,通过分析电路的功耗敏感度,设计出功率消耗较低的电路,克服传统方法的弊端。实验表明,改进方法能够大幅降低嵌入式CMOS电路的消耗功率,取得了很好的效果,为设计提供了依据。     

微电容加速度计系统的设计

为了在总体上把握硅微加速度计的设计,建立了叉指式硅微加速度计的机械模型,研究了全差分二阶∑-ΔADC接口检测电路提取加速度信号,优化了开关电容电路来检测微小电容变化量,运用微机电专用设计软件CoventorWare对系统的机电混合模型进行仿真,并给出数字和模拟的分析结果,为加速度计系统的机械部分和电路部分的设计提供整体的更接近实际的设计参考。     

MMC电容电压排序优化算法研究

根据模块化多电平换流器的运行原理,研究了传统电容电压排序算法导致器件开关频率增大的根本原因;为降低器件的开关频率,提高系统运行效率,提出了一种电容电压排序优化算法。该算法对传统排序算法进行了优化改进,给定3个电压参考值,将已投入的子模块电容电压值与参考值进行比较,判断是否继续保持投入状态。在Matlab中搭建了每相60个子模块的MMC电容电压排序优化算法仿真模型,仿真结果表明,该算法能显著降低功率器件的开关频率,减小换流器的功率耗损。     

一种有源钳位反激式超级电容均压方法

串联超级电容组中单体间的电压不均衡会造成超级电容使用寿命缩短以及系统能效降低。针对传统反激式电压均衡电路开关管电压应力大、功率损耗大等问题,介绍了一种基于有源钳位的反激变换器串联超级电容储能组高效电压均衡方法。有源钳位电路实现了零电压开关,大大降低了功率损耗。分析了电路电压均衡原理及均压实现方法。对3个超级电容单体串联组成的串联储能系统进行了仿真和试验验证,结果证明了该电压均衡方法的可行性及有效性。     

直流开关电源的研究

本文以Dickson电荷泵的基本原理为出发点，研冤了一种输出是负电压的开关电容电源电路参考功率MOSFET的电容模型通过增大驱动电路的电流减小了开关管的上升延时．提高了开关动作的速度，使转换效率得到明显提高。同时，针对开关电容的充放电特点，采用非交叠(nonoverlap-ping)时钟控制信号避免了由于时钟交叠而造成的两级开关同时导通的现象，提高了电路的稳定性和可测试性采用压控震荡器频率的变化来控制功率开关管的开关时间，有效地控制了由于负载变化而造成的输出电压不稳定等现象。此电路结构简单，性能优良，易于集成，可广泛应用于输出负电压的电源产品中。     

硅微陀螺仪驱动信号提取端口噪声分析

建立了硅微陀螺仪驱动模态的接口模型,设计了驱动速度信号敏感接口电路,分析表明合理的参数选择基本消除了接口模型中寄生电阻电容导致信号衰减.建立了接口电路的噪声模型,推导了各噪声源导致输出噪声电压公式.仿真和试验表明,由运算放大器的噪声电压和噪声电流,及上置直流偏置电阻R1所产生的噪声功率较大.因此,减小前置运算放大器的输入噪声电压、噪声电流以及寄生电容CPP或者增大直流偏置电阻R1可以有效抑制上述噪声的影响.     

降压型双桥臂交流开关电容变换器研究

开关电容变换器研究主要集中在对单桥臂试验波形、效率和等效电阻的分析。随着交流场合应用需求的增加,双桥臂ACAC开关电容变换器逐渐发展。由于双桥臂的电路结构、工作过程较复杂,目前对其暂态工作过程的研究甚少。为了提升电路性能,对AC-AC开关电容变换器在低频、高频的工作过程和换向过程进行了深入研究。给出了该变换器的控制驱动方式,并对高频工作过程进行了理论分析。最后通过仿真对该变换器进行了验证。该变换器各功率开关管以及电容的电压应力研究,对于开关电容变换器在双桥臂领域的电路参数选择具有重要的参考价值。开关电容变换器的工作过程和换向规律,为双桥臂开关电容变换器的进一步研究奠定了基础。