磁隔离技术在航天器二次电源系统中的应用

分析了航天器二次电源系统设计中信号隔离传输的需求,针对传统应用中光耦器件存在的抗辐照敏感及霍尔传感器在高电压测量时功耗大的问题,提出了基于磁隔离的电路解决方案.采用开关电源中常用的器件分别设计了DC/DC变换器中磁隔离反馈电路、磁隔离遥测采样电路、磁隔离基准电压输入电路以及磁隔离驱动电路.实验结果表明,所提出的电路均实现其设计功能,在一定场合能替代霍尔传感器、光耦合器等器件,简化航天器电源系统的设计.     

单信号驱动的固态脉冲源

随着脉冲功率电源在材料表面改性、污水处理以及生物医学等方面的广泛应用,脉冲功率电源正在朝着小型化、驱动简单及稳定的方向发展。目前,由于固态脉冲电源信号需要进行高压隔离,造成系统复杂且体积庞大。为了降低系统的质量和体积,文中提出了一种单信号驱动的固态脉冲源的拓扑结构,通过一个信号控制第一级开关的导通和关断,经主电容对剩余开关的门极电容充电后自行触发余下开关。最后,基于该拓扑结构在通用电路分析(PSPICE)中仿真了10级单信号驱动的固态脉冲源电路,结果表明该新型电路拓扑直流充电源工作在800 V,系统输出幅值约为8 kV,脉宽约为200~800 ns的脉冲电压,对于生物医学应用、肿瘤消融以及污水处理有重大意义。     

高速磁隔离驱动及保护信号双向传输设计

分析了脉冲变压器磁隔离驱动的技术特点,对磁隔离驱动信号传输技术原理进行了分析研究,分别设计了共享磁隔离变压器的同步脉冲群调制解调正向和故障保护信号反向传输电路,同步脉冲群调制电路能够快速对误动作进行恢复且脉冲宽度可调,故障保护的反馈设计可以在驱动电路发生故障时及时停止输出,并将故障信号返回到输入端,封锁驱动信号.对整个电路的设计进行了理论分析、仿真和样机电路制作,该磁隔离驱动电路经绝缘栅双极型晶体管(IGBT)驱动实验,可以可靠实现驱动和故障信号双向传输.     

电源变压器在本质安全电路中的研究及设计

本质安全电路中常用隔离元件为电源变压器、隔离电容、电隔离元件等,本文介绍了电源变压器在本质安全电路中作为隔离器件的重要性,论述了电源变压器在本质安全电路中应用的设计方法、技术要求及相关检验要求,讲解了到达本质安全要求的变压器结构要求及保护措施。     

基于meat-grinder脉冲电源的感应线圈炮发射性能仿真分析

为了减小脉冲电源的体积,探索电感储能脉冲电源用于感应线圈炮的可行性,在线圈炮系统中引入了电容转换的meat-grinder脉冲电源电路。首先对该脉冲电源驱动感应线圈炮负载的工作原理进行了分析。然后基于Maxwell 2D仿真环境,建立了单级感应线圈炮的2维有限元模型,瞬态仿真确定了触发放电位置,并分析了驱动线圈电感和电容器电容值对发射性能的影响。仿真结果表明:电容转换的meat-grinder电路用于驱动感应线圈炮是可行的;触发放电位置、驱动线圈的电感和电容器的电容值对发射性能都存在影响;选择合理的参数可以提高发射效率。在系统设计时,驱动线圈电感和电容器电容值的选取需要从降低断路开关电压,保持较高发射效率,以及降低电容器容量要求等方面综合考虑。     

高速磁隔离驱动的同步脉冲群调制解调方法

高速磁隔离驱动电路的信号调制解调,一般采用正负单脉冲调制解调,解调电路一旦受到干扰翻转,则在下一个脉冲到来之前无法恢复正常,进而造成驱动故障。提出一种同步脉冲群调制解调电路,以提高驱动电路抗干扰误触发的能力,同时满足用于太阳电池最大功率跟踪等占空比变化较大的宽范围PWM信号传输。对电路的工作原理和参数设计进行了详细分析和介绍,与常用的微分调制电路对比,该电路驱动脉冲延迟时间小,抗干扰能力强,能快速纠正误动作。仿真和实验验证了该电路的可行性和有效性。     

电感储能连续脉冲电源驱动电磁发射系统仿真

为探索连续电磁轨道发射用超导电感储能脉冲电源,建立基于单模块高温超导脉冲变压器的连续脉冲电源电路,对脉冲电源电路驱动电磁发射系统的不同放电阶段进行数学建模,仿真分析电路参数对电磁发射特性的影响,最后实验验证脉冲电源的可行性。仿真中基于储能27.72 kJ的单模块的高温超导脉冲变压器,当耦合系数为0.95,转换电容为400μF,副边电感为9.2μH,抛体质量为21.61 g时,得到510 m/s的发射速度,原边电感在放电结束后可回收剩余能量6 kJ。结果表明基于高温超导脉冲变压器的连续脉冲电源用于电磁发射系统是可行的,并有利于系统能量利用效率的提高和连续电磁发射的实现。     

高压隔离的多路低压直流电源

提出了一种基于高频电流互感器的多路低压直流电源设计方案,它实现了高低压电路的隔离。在低压侧采用电流型定频PWM控制器UC3842控制的单端反激电路产生稳定的脉冲电流,通过高频电流互感器传递脉冲能量和实现隔离高压,高压驱动供电电路之间的隔离由多个电流互感器实现,并且该电源可以实现输出不同等级的电压和电流以满足驱动电路的要求。试验结果表明,该方案能为大功率电力半导体器件提供足够大的驱动电压和驱动电流,提高高压控制系统的可靠性和稳定性。     

用于水中灭藻的高压脉冲电源的研究

等离子体在环境保护方面应用广泛,为给灭藻装置提供高压快速脉冲使其产生等离子体,设计了一台新型结构的脉冲电源。提出了Marx发生器与磁脉冲压缩电路相结合的电路结构,引入了小容量储能电容来控制输出脉冲的能量,基于PSpice软件进行仿真分析来改善电路参数和结构,各开关的动作采用单片机控制。仿真得到峰值7.5kV、上升沿30ns、重复频率100Hz、一个脉冲内能量0.7J的脉冲电压。     

高电压输入双管反激辅助电源驱动研究

高性能的开关管驱动技术是实现辅助电源安全、可靠运行的必要条件。首先,针对高电压输入双管反激辅助电源驱动具有高电压隔离、高频率、低延时和无外接电源等特点,对比各种可行的驱动方案,确定了一种安全、简单的变压器隔离双管驱动电路,并设计了相应的驱动器;其次,通过调整驱动变压器绕组比,实现了开关管在各种控制脉冲下的充分导通,通过增加驱动器输出信号耦合电感,提高了驱动信号的同步性;第三,根据驱动脉冲上升、平顶、下降三个阶段,建立了驱动器等效电路模型,推导了相关公式,分析了驱动器主要参数对驱动性能的影响;最后,在300V~2 500V输入的双管反激辅助电源样机上进行了相关实验,验证了所设计的双管隔离驱动器的正确性、可行性。     

主功率电路设计中的问题及改进

在某项目无刷直流电动机控制器设计完成之后,实验中频繁出现短路故障,经分析是由于米勒电容充电以及dv/dt导致误导通.为解决此问题,我们采用门极负压关断,但常用负压充电泵元件数目较多.因此设计了一种简化负压栅极驱动电路,电路简单,工作可靠.     

基于Saber的磁脉冲发生电路仿真研究

磁脉冲发生系统利用快速饱和磁性材料在饱和时电感量的突变来实现对能量的压缩和释放。本文设计了一种包含快饱和磁性器件的单级脉冲发生电路,对电路的工作原理进行了详细分析并对关键参数进行了设计,讨论了中储电容和限流电感对脉冲压缩效果的影响。利用Saber仿真软件,对电路进行了仿真研究。由仿真结果可知,当储能电容初始电压为280V时,该电路可在350Ω的纯阻性负载上产生下降沿约83ns,峰值为13. 64kV的负极性高压脉冲,验证了理论分析的正确性与电路的可行性。     

基于磁开关的脉冲陡化电路的设计与仿真

为研制用于等离子体发生器的高压高频脉冲电源,根据磁脉冲压缩网络的理论设计了一套脉冲陡化电路。该电路将峰值5 kV、重复频率5 kHz的电压脉冲陡化,其脉冲上升沿由50μs陡化为几十ns。在分析了电路的工作原理并给出其设计要点后建立了电路的仿真模型。仿真结果表明:电源输出脉冲波形受负载等效参数的影响较大;脉冲陡化效果受磁开关饱和电感以及导通时间的影响较大。     

基于光耦ACPL-339J的IGBT驱动电路设计

针对大功率IGBT对驱动和保护电路的要求,采用ACPL-339J智能IGBT门驱动光电耦合芯片设计了大功率IGBT的驱动电路,包括驱动信号整形电路、去饱和(DESAT)电路、门极驱动保护电路等。并且使用改进Push-Pull拓扑结构设计了高效简单的DC/DC隔离电源电路,计算了隔离变压器的设计参数。最后,通过双脉冲和短路实验验证了驱动电路的快速响应能力、安全性、稳定性。     

高压脉冲串联模块的驱动电路

基于研究高压脉冲串联各个模块的同步性问题,设计了一种适用于串联模块开关管的同步驱动电路.该驱动电路采用SG3525提供独立的供电电源,利用隔离变压器实现主控电路的隔离措施.由于各个模块的驱动信号都来自于同一个信号源,因此能够保证各个模块的驱动信号的一致性.     

带截尾开关的高频纳秒脉冲功率源设计

为了获得具有快速上升、下降沿的高频纳秒脉冲,对传统雪崩单管电路的改进电路进行了试验,验证了改进电路能加快充电速度的可行性。设计了两种10级Marx型纳秒级正脉冲发生器,发生器采用磁环隔离的驱动方案,主电路拓扑结构中采用二极管代替传统Marx电路中的所有电阻。在100Ω的阻性负载下进行放电实验,最终重频工作状态下输出峰值上千伏的纳秒脉冲,输出端负载加截尾开关后脉冲的下降沿缩短至3 ns。实验结果表明,改进后的发生器有更高的输出幅值和工作频率,磁环隔离的驱动方案确保了每级雪崩管同时触发导通并且产生具有纳秒上升沿的快脉冲,二极管替代传统Marx电路的所有电阻加快了电容的充电速度、提升了脉冲发生器的工作效率,负载并联截尾开关后脉冲后沿更快,实验结果良好。     

基于RSD开关的脉冲放电主回路

运用RLC 电路脉冲产生原理设计出一种以反向导通双晶复合晶体管(Reversely Switching Dynistor,简称RSD)作为开关的脉冲放电主回路。基于RSD 开通的预充要求,引入磁开关作为主回路和触发回路的延迟隔离器。根据磁开关饱和时间τ和饱和电感Ls的综合要求,讨论了磁开关磁性材料的选取,重点设计了体积参数,分析了 s杂散电容、电感对放电回路的不利影响,分别给出两者的估算方法及减小措施。试验连线长60cm ,磁开关采用环形结构,磁芯材料为铁基非晶合金磁芯,其内径为60m m ,外径为120m m ,高为30m m 。经过多次放电试验,得到下述结果:①改善回路杂散电容及电感后,放电电流波形明显光滑;②磁开关绕线匝数决定了隔离时间并改变了回路总电感;③不同负载电阻的放电波形符合RLC 放电规律。试验结果验证了电路参数设计的合理性。该放电回路适合RSD 的测试及其脉冲功率电源。     

基于伪火花开关控制的脉冲氙灯电源研究

为满足爆轰试验高速摄影测试技术中脉冲氙灯照明系统的需求,设计了一种充电电压0~15 kV、储能电容100μF、可分别驱动规格为φ20 mm×500 mm×620 mm和φ50 mm×720 mm×1 080 mm两种脉冲氤灯的电源。采用在光触发信号作用下,一是将高压触发源输出15 kV的脉冲信号,通过绕丝方式对脉冲氙灯进行启辉使其瞬间导通;二是利用伪火花开关(PSS)导通机理将存储在电容上的能量,经电感后迅速转移到脉冲氤灯上对其放电即点亮氙灯。最终在两种脉冲氙灯上分别得到电压约5 kV,15 kV,电流3 kA,8 kA、发光持续时间分别为200μs和100μs的脉冲信号。通过实验结果验证所采用的设计原理及方法的可行性,并给出实验结果。     

一种单级非隔离型无电解电容LED驱动电路

针对电解电容影响LED驱动电源寿命和可靠性问题,提出一种单级非隔离型无电解电容LED驱动电路,该拓扑是在反激变换器基础上增加一个辅助功率平衡电路,通过控制辅助储能电容的充放电实现了输入瞬时功率和输出功率之间的平衡,从而降低了输出电流的低频纹波,并且漏感能量也可以得到有效利用.详细分析了该拓扑结构的工作原理及开关模态,针...     

实用化高压脉冲电源的研制与改进

提出了一种基于半导体断路开关(SOS)和两级磁脉冲压缩网络的高压脉冲电源,电源在负载为50Ω时脉冲电压峰值和脉冲宽度为51 k V和120 ns,但在负载为反应器时仅为16 k V和12μs。探讨了电源和反应器之间的匹配,以利于提高电源能量利用效率。根据将反应器整体看成是一级电容的匹配思路,设计出了一级磁压缩电源和两级磁压缩电源与反应器进行匹配。从实验结果可以看出,改进后的电源对大型反应器的效果非常好,负载为反应器时,一级磁压缩电源负载脉冲电压峰值和脉冲宽度为23 k V和6μs,两级磁压缩电源负载脉冲电压峰值和脉冲宽度为30 k V和1.2μs。