基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片

根据介电润湿(EWOD)原理,建立了电润湿力与驱动电压的关系,提出一种基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片设计方案。该芯片利用MEMS技术在铬版玻璃上分别制作出金属微电极阵列和聚酰亚胺介质膜,再使用聚四氟乙烯分散液进行疏水处理,通过在电极阵列和微液滴之间直接施加电压以实现微液滴的驱动。对单平面微液滴驱动芯片的液滴介电润湿效应进行了仿真分析,结果表明仅使用疏水层便可观察到明显的介电润湿现象,接触角测量值与理论值吻合较好。使用该驱动芯片成功实现了微液滴的稳定传输,传输速度达到3.31 mm/s左右,并在实验基础上分析了传输速度与驱动电压幅值和频率的关系。     

基于介电润湿的数字微流控系统液滴精准生成与分裂

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控(DMF)系统能实现微升级别的多个液滴移动、分裂、合成等操作.针对目前基于EWOD的DMF系统液滴生成和分裂精度不高、效率低、难以精准控制的问题,在传统的电极设计基础上,设计了一种可以实现液滴精准生成和分裂的混合型驱动电极的EWOD芯片,并且研制了能与设计芯片匹配的驱动控制系统....     

基于计算机视觉的透明液滴外形的检测技术

在微流体变焦透镜的研究中,准确检测电解小液滴外形随外加电压的变化情况对寻找材料和衡量微流体透镜性能起到了重要作用。同时,待测液滴的形状参数也是描述液体与特定材料之间亲和力和液滴物理特性的重要参数之一。根据最小二乘法原理,设计了基于图像采集与处理的液滴外形检测系统。搭建实验平台,通过摄像物镜和CCD采集处于一定容器中的液滴外形轮廓图像数据,再经过图像滤波、边缘增强、二值化等图像处理技术,最后以数学模型形式描述液滴轮廓边缘曲线,并对边缘曲线数据进行曲线拟合计算液滴与容器边缘的接触角度。     

基于红外光强的数字微流控系统定位

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控(DMF)系统是一种能够实现多个独立的微液滴控制的新兴技术。该技术具有芯片结构简单、控制方法易于实现、样品消耗小和无流体运动死区等优点。为了满足DMF系统液滴精准驱动与控制的迫切需求,提出了一种基于红外光强的DMF系统定位方法,该方法可以在驱动控制液滴的同时,实现无输入参数的液滴精准定位。进一步基于该定位方法,实现了DMF系统的反馈控制。最终实现了一套具备液滴驱动、定位和反馈功能的DMF控制系统。实验结果表明提出的方案有利于提高DMF系统应用的成功率和可靠性。在同样的芯片参数结构下,成功率提高了约38%。同时设计的控制系统可以为其他研究基于EWOD的DMF系统的研究团队提供一个可靠的自动化实验平台。     

基于IPMC薄膜驱动的可变焦微透镜的研究

基于电活性聚合物驱动的可变焦微透镜所需电压通常在千伏,严重限制了其在便携式设备中的应用。本文设计了一种低电压驱动的可变焦微透镜,透镜采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)薄膜作为驱动结构,以柔性聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为透镜主体,实现了低驱动电压下的大变焦范围。为进一步优化微透镜可变焦范围,利用有限元仿真软件对驱动器结构参数、圆环垫片厚度、临界面曲率等部分进行了仿真研究,确定微透镜各组件的最佳结构尺寸。仿真结果表明：利用IPMC薄膜作为驱动结构,可变焦微透镜在驱动电压为1-3V时,变焦范围为42.77-1518.14cm,驱动电压远低于电活性聚合物驱动的变焦微透镜,这种驱动电压小焦距范围广的特点使其具有很高的应用前景。     

一种基于液体透镜的全息色差补偿方法

在真彩色全息显示中,由波长不同引入的色差往往会影响再现像的观看效果。利用液体透镜的可变焦特性,提出了一种基于液体透镜的全息色差补偿方法。利用电湿润原理制作了一个液体透镜,当改变液体透镜的电压时,它的焦距也会随之改变。当三种颜色的激光时序照射相应颜色的全息图时,通过控制液体透镜的焦距相应地改变,从而使三种颜色的再现像清楚地呈在同一位置。实验结果表明了该方法的可行性。     

基于声波驱动的高速变焦液体透镜振动特性分析

高速变焦液体透镜在快速移动物体的目标捕捉方面具有重要的应用.高频声波激励方法在理论上能够实现毛细腔边沿(靠表面张力)约束液滴的高速往复运动,但是相关工艺试验研究是目前该技术成熟应用的关键.文章在对毛细腔贯通液滴共振理论分析的基础上,基于3D打印技术开发了一种采用双源声波激励毛细腔贯通液滴进行振动的实验装置.在分析能量损失的基础上,采用激光多普勒测振仪分析了相关工艺参数对毛细腔贯通液滴振动频率和振幅的影响,总结了相关规律,为实现高速变焦液体透镜技术的应用奠定了基础.     

基于改进等效电容模型的数字微流控液滴定位反馈系统

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控技术是近十年来出现的一种能够在平面上操控体积为微升、纳升级别液滴的新技术。为了满足对数字微流控中液滴精准驱动与控制的迫切需求,结合现有的液滴定位方法的研究,设计了改进的等效电容模型,该模型方法在无输入参数下实现多液滴的定位。基于该液滴定位模型,提出了驱动参数的反馈优先级调整策略,最终实现了一套具备驱动、定位及反馈一体的数字微流控控制系统。实验结果表明提出的方案有利于提高微液滴的连续输运的成功率,在同样的芯片参数结构下,成功率提高了接近40%,对数字微流控系统进一步的应用研究具有一定指导意义。     

新型开放式液滴驱动芯片

研制出一种利用介质上电润湿（Electrowetting-on-dielectric,EWOD）机理的新型开放式离散液滴驱动器,它采用重掺杂多晶硅制备微电极阵列,氧化硅以及碳氟聚合物薄膜作为复合疏水介质层,悬挂的细硅铝丝作为参考零电极。通过控制施加在微电极阵列上的脉冲电压时序,来精确操作和控制疏水介质层表面液滴的运动。该器件采用了悬挂线开放式结构,在空气环境下,在40V低驱动脉冲电压下成功实现了液滴的传输。     

可调偶次非球面液体透镜和变焦距光学系统的仿真研究

本文提出了一种结合电润湿效应和静电力共同作用的可调偶次非球面液体透镜，利用Comsol Multiphysics软件对非球面液体透镜进行仿真研究，四圆环电极产生的静电力可以灵活地调整液体透镜的面型。利用该液体透镜设计了变焦光学系统，采用Zemax软件获得优化校正像差的非球面方程。作为可调偶次非球面液体透镜的目标面型，调整电润湿电极和四圆环电极上的电压，仿真得到的非球面与目标非球面间的光程均方根误差小于λ14，满足Marechal判据。在26～30 mm焦距范围内，与环形电极电压为0 V的液体透镜系统相比，环形电极施加调节电压的可调偶次非球面液体透镜变焦距系统有良好的成像效果。     

温度对液晶盒电容的影响

液晶盒电容的大小与外加电压的数值相关。当液晶的温度发生变化时,即使施加的电压值一定,液晶盒的电容也会发生变化。为了研究温度的影响,采用交流电桥的方法对灌注5CB液晶的平行排列向列相液晶盒电容进行了实验测量,并由精密热台（LTS350,Linkam）控制液晶盒的温度,得到了不同温度下液晶盒的电压-电容特性曲线。由此可以看出：在大于阈值电压范围内,同一电压下液晶盒电容随温度的升高逐渐增加,并且曲线的斜率逐渐减小,说明液晶向各向同性态转变。此项研究对进一步分析液晶材料的介电常数有一定的指导意义。     

Voltage and current stress reduction in single-stage power factorcorrection AC/DC converters with bulk capacitor voltage feedback

Single-stage power factor correction (PFC) AC/DC converters integrate a boost-derived input current shaper (ICS) with a flyback or forward DC/DC converter in one single stage. The ICS can be operated in either discontinuous current mode (DCM) or continuous current mode (CCM), while the flyback or forward DC/DC converter is operated in CCM. Almost all single-stage PFC AC/DC converters suffer from high bulk capacitor voltage stress and extra switch current stress. The bulk capacitor voltage feedback with a coupled winding structure is widely used to reduce both the voltage and current stresses in practical single-stage PFC AC/DC converters. This paper presents a detailed analysis of the bulk capacitor voltage feedback, including the relationship between bulk capacitor voltage, input current harmonics, voltage feedback ratio, and load condition. The maximum bulk capacitor voltage appears when the DC/DC converter operates at the boundary between CCM and DCM. This paper also reveals that only the voltage feedback ratio determines the input current harmonics under DCM ICS and CCM DC/DC operation. The theoretical prediction of the bulk capacitor voltage as well as the predicted input harmonic contents is verified experimentally on a 60 W AC/DC converter with universal-line input     

基于TL494的微型车载逆变器设计

针对汽车内部直流电源不能用于交流用电器的问题,设计了一款基于脉宽调制芯片TL494的微型车载逆变器。该逆变器采用DC-DC变换和DC-AC逆变两级结构,前级完成直流升压,后级选择脉宽调制（PWM）控制方式,将直流电压逆变为220V/50Hz的方波交流电。其中,DC-DC变换器先通过推挽逆变电路和高频变压器将12V变换为22V交变方波,再经快恢复二极管整流得到22V直流电。另外,该逆变器提供了一个标准USB接口,可以为具有USB接口的手机等设备充电。     

基于升降压斩波电路的三相DC/AC逆变器研究

为了解决常用的逆变器所带来的问题,我们提出一种新型的带升降压功能的三相DC/AC变换器拓扑,并介绍了其工作原理。借助于PSIM仿真软件,对单相和三相电路进行了仿真研究,提出了由单相组成三相电压输出的构成方法。在列出仿真参数的前提下,给出了负载电压,负载电流以及调制给定电压和逆变器输出电压的仿真结果。仿真结果表明三相DC/AC逆变器可以实现50 kHz高频功率变换下宽输入电压范围工频逆变输出,证明了理论分析的正确性。     

DC voltage sensorless single-phase PFC converter

We propose a simple DC voltage sensorless single phase PFC converter by detecting an AC line voltage waveform. Both DC voltage and AC current sensors used in the conventional PFC converter are not required to construct the control system. The conventional converter circuit with a boost chopper circuit in the DC side from a rectifier circuit is used as the main PFC converter circuit. In the control system, the circuit parameters such as a series inductance L and equivalent load resistance value R/sub d/ are used to generate the sinusoidal current waveform. The DC voltage is directly controlled by the command input signal k/sub d/(=E/sub d//E/sub a/) for the boost chopper circuit. The DC voltage regulation is small because of the feed forward control for the AC line voltage E/sub a/ and no dependence of the circuit parameters. The sinusoidal current waveform in phase with the AC line voltage can be obtained. The feasibility of the proposed control system is verified by some simulation and experimental results.     

ZnO纳米棒掺杂液晶的阈值电压现象

采用ZnO纳米棒在单侧PVA层掺杂,我们在不同方向的直流电压下测到了液晶盒不同的阈值电压。实验中采用的ZnO纳米棒长度和直径分别大约为180nm和20nm。当ZnO掺杂在靠近正极一侧时,液晶盒阈值电压与不掺杂时相比升高;当ZnO掺杂在负极一侧时,液晶盒阈值电压与不掺杂时相比降低。上述实验结果可以由内建电场模型解释。另外,我们在低频交流电压下还观察到了一种共振现象。     

A New Topology With High Efficiency Throughout All Load Range for Photovoltaic PCS

In this paper, a new topology is proposed that can significantly reduce the converter rated power and increase the efficiency of total photovoltaic (PV) system. Since the output voltage of PV module has very wide operating range, in general, the DC/DC converter is used to produce constant high-DC-link voltage for DC/AC inverter. According to the analysis of the proposed topology, only 20% of total PV system power is processed by the DC/DC power conversion stage. The DC/DC power conversion stage used in proposed topology has flat efficiency curve throughout all load range and very high efficiency characteristics. In the proposed topology, because the converter efficiency curve is almost flat throughout all load range, the total system efficiency at light load is dramatically improved. The proposed topology is implemented for 250-kW power conditioning system. This system has only three DC/DC power conversion stage with 24-kW rated power. It is only one-third of total system power. The experimental results show that the proposed topology has good performance.     

无直流电压传感器的单相APFC变换器

文章对一种只检测交流输入电压而不需要检测输出直流电压的简化单相PFC变换器进行了理论分析和研究。在构建控制电路时,不需要常规PFC变换器中的输出电压传感器和输入电流传感器。PFC变换器的主电路为整流电路的直流侧接一级Boost电路。在控制电路中,使用电感L、等效负载电阻Rd等电路参数产生正弦电流波形基准,输出电压直接由控制量Kd(=Ed/Ea)来调节。通过控制,可以得到恒定的直流输出电压和与交流输入电压同相位的正弦电流波形。仿真结果证明了该变换器的可行性。     

Characteristics of load resonant converters operated in ahigh-power factor mode

The performance of the parallel resonant power converter and the combination series/parallel resonant power converter (LCC converter) when operated above resonance in a high power factor mode are determined and compared for single phase applications. When the DC voltage applied to the input of these converters is obtained from a single phase rectifier with a small DC link capacitor, a relatively high power factor inherently results, even with no active control of the input line current. This behavior is due to the pulsating nature of the DC link and the inherent capability of the converters to boost voltage during the valleys of the input AC wave. With no active control of the input line current, the power factor depends on the ratio of operating frequency to tank resonant frequency. With active control of the input line current, near-unity power factor and low-input harmonic currents can be obtained