基于阵列自举驱动的高功率密度单相飞跨电容逆变器

高效率、紧凑化的单相逆变器在光伏、电动汽车领域有广泛的应用需求。飞跨电容多电平逆变器可以显著减小无源滤波电感的体积,着重分析了功率器件的损耗特性,明确了多电平电路的效率优势,并说明了采用硅基器件的可行性。针对传统级联自举驱动存在的驱动电压跌落问题,提出了一种阵列自举驱动电路。该电路利用多电平电路的固有特性,构造了阵列自举二极管网络,从而为高端驱动器提供低压降的辅助充电回路,缓解了电压跌落问题,保证了变换器高效、可靠运行。最后,设计了一台1.2 kW的实验样机,逆变器级峰值效率为98.6%,功率密度约为0.003 W/mm³(50 W/in³),验证了分析设计的有效性和合理性。     

利用三极管对高速大动态光电转换系统降噪分析

在高速大动态光电转换系统中,高速开关在切换通道时产生的脉冲噪声使高速运放芯片的瞬态响应出现边沿脉冲,对高速光电转换电路的测量产生不可忽视的干扰。该文理论分析了光电二极管的等效电路中潜在的分流通路,通过实验分析了三极管射极和集电极间电阻特性与基极电压的关系,理论阐述采用在切换通道并联三极管利用其泄流原理对高速开关产生的脉冲噪声进行抑制的方案,并对比分析加三极管泄流和不加三极泄流的实验仿真结果,验证了并联三极管泄流的方案具有明显的降噪效果。     

GaN HEMT预充电式驱动电路设计

由于传统驱动电路难以发挥新型器件GaN HEMT的高频优势,为了提高电路工作频率,充分利用GaN HEMT特性,设计了一种适用于该器件的驱动电路。经过对比分析GaN HEMT器件和Si MOSFET器件的寄生参数和工作特性,得出GaN HEMT的特点和对驱动电路的要求;采用LTspice软件仿真,描述该驱动电路低损耗和快速性特征,实现高/低电平箝位功能;通过搭建Boost电路,实验验证预充电式驱动电路的有效性。结果表明:在频率500 kHz、输出电压75 V的工作条件下,该驱动电路与谐振式驱动电路相比损耗下降45.8%,可实现GaN HEMT器件在9 ns内开通、15 ns内关断,比独立拉灌式驱动条件下的开关速度分别提高11 ns和24 ns,更能发挥GaN HEMT高频特性,同时该电路还具有高/低电平箝位功能,提高了电路工作可靠性。     

高功率窄脉冲半导体激光器模块的研究

为获得脉冲宽度窄、前沿上升速度快的大功率激光输出,以提高激光引信等武器装备抗干扰的性能,设计出了一种由高压电源、驱动电路及多管芯激光器组成的高功率窄脉冲半导体激光器模块。激光器采用多管芯串并联组合发光的方式,驱动电路部分实现高压储能放电,使用了高速开关断器件MOSFET作为LD放电回路的开关,应用板载技术进行封装。在较大光功率输出的同时,脉冲波形宽度更窄、前沿上升速度更快。最后经OrCAD/Pspice软件进行仿真分析。实验结果表明,模块实现了高功率窄脉冲的激光输出,得到脉冲宽度为8ns、上升时间为2ns的窄脉冲,最大输出功率可达200W。     

基于可见光通信的LED载流子清除电路设计

可见光通信由LED附加高低脉冲驱动电压来发射光信号,随着发射速率增高,LED正偏脉冲电压负跳变瞬间,结电容仍聚集大量的过剩载流子,存在微弱的复合发光,LED也就无法完全熄灭,影响LED的光通信性能.为解决这一问题,提出一种低成本、快速清除载流子的LED驱动改进电路,在LED熄灭瞬间,使之接入短路回路,从而快速释放载流子,进而快速降低LED端电压.实验表明,改进电路使得发射端电压波形下降沿时间从传统电路的约200 ns下降为15 ns,接收端电压下降时间从85 ns下降为约58 ns,系统性能得到提升.     

用PSPICE模拟光导半导体开关的瞬态特性

通过拉氏变换求解了在高斯光脉冲激励下光导开关的载流子连续性方程，获得了载流子随时间和器件深度变化的解析表达式，再推导出光导开关的时变电阻解析表达式，并将该时变电阻转化为PSPICE电路模拟程序能接受的器件模型，实现了用PSPICE对光导开关瞬态响应特性的表征。根据所获得的结果，对光导开关的响应规律进行了分析和描述。     

一种高电源抑制比的LDO电路设计

设计一种基于0.35μm 2P4M CMOS工艺,具有高电源抑制比、快速负载瞬态响应特性的低压差线性稳压器电路。该电路通过采用缓冲运放来驱动LDO电路的功率调整管,有效提高了LDO电路的电源抑制比和负载瞬态响应特性。该电路的输入电压为3.3V-4V,输出电压为2.8V;负载电流范围为0.5mA到100mA,当负载电流在全负载范围内瞬变时,输出端过冲电压小于1mV;在全负载范围内,低频时,电路的电源抑制比达到-89dB以上,在1MHz时,电路的电源抑制比达到-60dB以上。     

GaN MOSFET高效谐振驱动电路设计及损耗分析

为了解决GaN MOSFET门极驱动的高损耗问题,对比分析了传统驱动和谐振门极驱动电路,提出一种新型谐振门极驱动电路,通过建立数学模型、LTspice仿真分析以及实验验证所提出门极驱动电路的正确性.其基本原理为利用谐振原理在开关管关断过程中通过L将存储在C中的能量反馈到电源中,使能量得到有效利用,从而减小功率损耗.结果表明:GaN MOSFET开通和关断的时间分别为12 ns和16 ns,能够实现开关管的快速开断;新型谐振驱动电路的门极损耗比传统GaN MOSFET驱动电路的损耗减小了55.56%,比普通谐振驱动电路的门极损耗减小了35.66%.     

国防科技工业知识产权

简介：本发明公开了一种P型功率MOS开关管驱动电路。在P型功率MOS开关管的源极和栅极之间连接有1个推挽驱动电路和1个浮动分压电路。推挽驱动电路利用三极管QI和Q2相互交替开通时所产生的瞬态电流,对P型功率MOS开关管内部的寄生电容进行快速充放电控制;浮动分压电路为P型功率MOS开关管提供,1个稳定的负脉冲栅源电压值,从而提高P型功率MOS管的动态特性,     

广义特征法分析分段层式绕组模型瞬态特性

为了研究瞬态过电压对层式绕组绝缘特性的影响,设计制作了分段层式绕组模型,该模型分为4段,每段5层,以每1层为1个单元,共分20个单元.根据绕组模型尺寸结构,计算电感、电容参数,建立等值电路.应用割集分析法分析分段层式绕组等值电路,得到该绕组模型等值网络微分方程组,通过广义特征法解微分方程组.在等值电路中部施加雷电波及VFTO信号,计算其他各个单元节点的电压波形,通过计算的电压信号拟合沿绕组的电位分布与梯度分布.为层式绕组的绝缘结构设计提供了理论依据.     

光伏发电系统暂态特性仿真

针对光伏发电系统暂态稳定性差的问题,在PSCAD/EMTDC环境中建立了光伏发电系统的电磁暂态仿真模型,并基于该模型分析了三相短路故障和光照强度跃变等条件下光伏发电系统的暂态响应特性.研究光伏发电系统的物理模型,并建立由光伏阵列、最大功率跟踪模块、升压电路和三相并网逆变器等组成的光伏发电系统动态仿真模型.仿真对比分析了不同运行条件下的光伏逆变器输出有功功率、电压以及电流的暂态特性,结果表明逆变器输出功率和电流会随着光照强度变化而平滑地改变,短路故障则会引起电压跌落和瞬态过电流.     

一种精简的高速率功率MOS驱动器

设计了一种具有新颖的死区产生方法的高压功率MOS驱动电路,利用电阻调节驱动MOS管栅极电容充放电的时延,来产生极短的死区时间,可精简电路结构,提高驱动速率,并且无需电流偏置,就能有效降低电流源噪声．基于0.4μm BCD工艺,经Cadence环境下进行仿真验证．结果表明,该驱动电路能够产生10ns以下的死区时间,且传输时延低于70ns．对采用该驱动电路的一款功率因数校正芯片进行测试,驱动输出开关信号的上升沿时间为90ns,下降沿时间为55ns．功率因数可达0.995,总谐波失真为6.5％．     

异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究

在分析异步电动机瞬态激励数学模型的基础上,提出电流瞬态响应二次测量结果相叠加获得转子位置信息的技术.该技术利用电压源逆变器产生的驱动信号作为激励信号,通过检测PWM逆变器馈电时电机绕组电流瞬态变化来辨识静止状态到较高速时的电机转子信息.采用仿真手段分析逆变器死区时间及电子元件压降的影响,并给出了相应的补偿方式,边界条件为:电机理想对称,逆变器为理想状态.仿真研究表明:由于死区时间t0的影响,电流瞬态响应发生变化,导致工作点漂移.针对3kW/380V/50Hz异步电机进行了实验,实测结果验证了该方法实现无传感器磁场定向控制转子位置检测的可行性和优越性.     

储能电容与光导开关的工作模式

介绍了以光导开关为核心的高压纳秒电脉冲系统组成.半绝缘GaAs光导开关在初始偏置电场26.7 kV/cm条件下受到1 ns、光能20 μJ、波长1 064 nm激光照射.根据SRH模型和有限元法计算载流子浓度和光导开关时域电阻,考虑Blumlein 传输线等效电容电压的时域变化,进行了输出脉冲的模拟计算.模拟和实验表明...     

混合集成光发射器的研制

本文报导了一种短波长混合集成光发射器的研制.该光发射器包括一块厚膜驱动电路和一块自动功率控制的厚膜电路,其码速可达100 Mb/s,平均输出光功率0.5 mW 以上.     

氧化铝增强的PdSe2/Si异质结光电探测器

为了降低暗电流,通过原子层沉积(ALD)生长了一层氧化铝(Al₂O₃)隧穿层,制备了PdSe₂/Al₂O₃/Si异质结光电探测器.通过优化Al₂O₃层的厚度,使得该探测器实现了高速和宽光谱响应.研究结果表明,在波长为808 nm的光照射和-2 V偏压下,所制备的光电探测器与未生长Al₂O₃的器件相比,暗电流降低了约3个数量级,器件的光响应度达到了约为0.31 A/W,对应的比探测率约为2.5×10¹² Jones,器件在零偏压下表现出明显的自驱动效应.经过循环测试1 200次后,器件保持良好的光响应.器件响应的上升时间和下降时间分别为7.1和15.6μs.结果表明,在二维层状半导体材料与Si之间引入Al₂O₃隧穿层,可以有效地降低器件的暗电流,有利于高性能的Si基光电探测器的制备.     

一种基于微流控技术的光开关阵列设计与研制

提出一种基于微流控技术的二维电光开关阵列装置,其基本形式为储气层+波导层+储液层的结构。通过气压与电润湿效应双重作用实现对光开关单元中液柱高度的控制,从而控制光路中光束的全透射和全反射以实现光的开和关。讨论了光开关的工作电压、插损和响应时间等参数。研制结果表明,该结构具有体积小、结构简单、功耗低、能实现集成化和微型化制作的特点。     

一种高速可靠的VDMOS高位开关电路

VDMOS场效应功率晶体管具有双极型和一般MOS器件的优点。但这种器件作为高速高位开关电路应用时 ,由于驱动电压发生电路的设计中存在某些因素会影响整个开关电路的性能和整个电路的体积、重量和价格。针对这些影响因素 ,设计了一个VDMOS高速高位开位电路。该电路具有开关速度高 ,体积小 ,重量轻、价格廉等优点。该电路经过实际应用 ,在开关技术性能方面取得了满意的结果     

压电双晶片致动器驱动电路研究

为了研究压电双晶片致动器性能,设计开发了其驱动电路.该电路采用高压运放式驱动方案,以美国APEX公司的PA85型运算放大器为核心构建.研究结果表明:前置放大器的引入有效地降低了电路的失调电压,两级放大环节构成的驱动电路能提供-190~+190V的驱动电压和200mA的驱动电流,最大电压频率响应能力可达3.5kHz;相位补偿、输入及限流保护、瞬态抑制等电路,提高了电路的稳定性和可靠性.     

10Gbit/s时分波分混合复用无源光网络系统

为了解决时分复用无源光网络的低带宽、高延时和波分复用无源光网络的高成本、低利用率的问题,提出一种新型时分波分混合复用无源光网络系统。利用马赫曾德尔干涉光开关阵列和高速铌酸锂马赫曾德尔调制器,可灵活、快速地为不同光网络单元传递数据包,减少了光调制器的使用数量,降低了系统成本。该系统结合光载波抑制调制和波长重用技术,实现了下行10Gbit/s、上行1.25Gbit/s的通信速率,传播距离可达50km以上。