Boost电路开关瞬间电压尖峰产生机理及抑制方法

Boost变换器常用作两级式逆变器的前级升压电路,由于电路中寄生参数的存在,开关瞬间输出电压叠加有瞬态尖峰,降低了波形质量,甚至影响逆变器的正常工作。为了抑制直流环节电压尖峰,研究了Boost电路开关瞬态过程,针对瞬态电路开关特性和开关器件工作状态,建立了基于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和肖特基二极管（SBD）的换流单元的解析模型,进一步分析了不同寄生参数对开关瞬态电流特性的影响,以及导致电压尖峰的机理等。仿真分析了寄生参数与输出电压尖峰大小的关系,提出了“减缓开关速度”和“降低输出端寄生电感”2种从源头抑制输出电压尖峰的方法。仿真和实验表明,这2种抑制方法能够有效减小电压尖峰,提高Boost电路的输出电压性能。      

一类隔离驱动电路的“剩余驱动”问题

讨论直流变换器中将脉宽调制器（PWM）输出与受控MOS管栅极连接的一类开关驱动电路.专注于分析它在PWM电路关闭后对栅极产生的驱动信号,被命名为＂剩余驱动＂.描述这类剩余驱动的电气特性,说明它对变换器造成的危险,提出改进这类驱动电路以消除这些危险的4种方法.     

脉冲激光诱发130nm体硅CMOS器件的单粒子闩锁效应

基于130nm体硅CMOS工艺，设计了具有不同阱/衬底接触与MOS管有源区间距、NMOS有源区与PMOS有源区间距的反相器链，利用脉冲激光试验开展了不同设计和不同工作电压下CMOS电路的单粒子闩锁效应敏感性研究.结果表明，随着阱/衬底接触与MOS管有源区的间距减小，以及NMOS与PMOS有源区间距的增大，电路抗SEL效应能力增强.此外，不同工作电压下电路的SEL效应规律表明，电压越大，反相器电路的SEL电流越大，且随着阱/衬底接触与MOS管有源区间距的减小以及NMOS与PMOS有源区间距的增大，电路出现SEL效应的开启电压增大.结合CMOS中寄生结构和单粒子闩锁效应触发机制，分析了相关因素影响电路单粒子闩锁效应敏感性的内在机制.      

130nm体硅反相器链的单粒子瞬态脉宽特性研究

针对130 nm体硅反相器链,利用脉冲激光和重离子实验研究了目标电路单粒子瞬态（SET）的脉宽特性,并分析了电路被辐射诱发的SET脉宽特性受激光能量、重离子线性能量传递（LET）值、PMOS管栅长尺寸等因素的影响机制。重离子和脉冲激光实验结果类似,均表现为随激光能量、LET值的增加,电路被辐射诱发的SET脉宽逐步增大,且表现出明显的双（多）峰分布趋势,但辐射诱发的SET脉冲个数呈先增加再减少规律。此外,实验结果表明,在不同激光能量、LET值下,PMOS管栅长尺寸影响反相器链SET脉冲的特征不同。当激光能量、LET值较低时,PMOS管栅长尺寸大的电路产生的SET脉宽较大,而当激光能量、LET值较大时,PMOS管栅长尺寸小的电路反而产生更宽的SET脉冲。分析表明,较高激光能量、LET辐照时,寄生双极放大效应被触发可能是导致PMOS管栅长尺寸影响电路SET特征差异的主要原因。      

CMOS器件单粒子效应电荷收集机理

针对90 nm CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）工艺,采用三维数值模拟方法,研究了反相器中NMOS（Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管与PMOS（Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor）晶体管的单粒子瞬变（SET,Single Event Transient）电流脉冲,深入分析了PMOSFET（Positive channel-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）与NMOSFET（Negative channel-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）发生单粒子效应时电荷输运过程和电荷收集机理.研究结果表明,由于电路耦合作用,反相器中晶体管的电荷收集与单个晶体管差异显著;反相器中PMOS晶体管电荷收集过程中存在寄生双极放大效应,NMOS晶体管中不存在寄生双极放大效应;由于双极放大效应,90 nm工艺下PMOS晶体管产生的SET电压脉冲比NMOS晶体管产生的电压脉冲持续时间更长,进而导致PMOS晶体管的SET效应更加敏感.研究结果为数字电路SET的精确建模、进行大规模集成电路SET效应模拟提供了参考依据.      

ATS矩阵开关自检研究

矩阵开关作为一种最灵活的开关拓扑结构,在ATS系统中得到了广泛的应用,也是ATS自检的关键部件之一.受限于自身结构特性,矩阵开关可靠性相对较低,且一般不自带自检功能.依据ATS中矩阵开关的特性、常见故障及其自检目的,研究和分析了矩阵开关自检的内容,并针对某型ATS中的双线矩阵,设计了不同的自检方法,通过分析和对比,可为其他ATS矩阵开关自检方法设计提供参考.     

欠驱动航天器滑模速率阻尼控制

针对具有推力器执行机构的航天器,在一轴推力器失效的情况下,设计滑模变结构速率阻尼控制器,证明系统的稳定性;分析控制器的抗干扰能力,给出控制器参数选取的指导原则;通过将惯量积视为外界干扰的方法,解决了非对角惯量阵航天器的欠驱动控制设计问题.从工程实际情况出发,考虑了推力器的开关工作特性、角速度测量幅值受限、外界干扰和非对角惯量阵的影响.最后通过数学仿真验证了控制器的有效性和工程实用性.     

三相DC/AC变换器死区效应分析与精确补偿

在现有无死区控制方法的基础上,提出一种新的死区补偿策略.分析了死区效应以及开关器件非理想特性使逆变器输出电压产生畸变的原因,通过修正原始驱动信号,抑制了开关器件非理想特性对逆变器的影响,实现了死区效应的精确补偿.同时,改进了电流方向检测电路,提高了电流方向在零点附近的检测精度.实验结果证实,所提补偿策略简单可行,与现有死区补偿方法相比,逆变器输出波形正弦度进一步提高,获得了更优的补偿效果.     

改进的超级电容建模方法及应用

提出了一种改进的基于物理-端行为特性的超级电容建模方法,模型包含3部分分支电路,在即时分支电路里,采用了一个电压受即时电路端电压控制的电压源和一时间常数恒定的电容串联来模拟超级电容器的即时特性,同时给出了等效电路的参数确定方法.仿真结果表明,该模型可以精确描述超级电容充放电过程的非线性及充放电之后的电压自恢复特性,具有很好的静态特性和动态特性.该模型简单实用,已成功应用于均衡电路参数优化设计中,并在其它采用超级电容作为能量源的电力电子装置中有很好的应用前景.     

大磁矩磁力矩器驱动电路的一种设计方案

研究了一种1500～2000A·m^2的大磁矩磁力矩器的驱动电路设计方案．电路主要采用脉宽调制＋H桥驱动的形式,根据输入信号的不同,输出的激磁电流呈线性变化．针对大磁矩磁力矩器电气参数的特点,建立简化电气模型,确定电气参数值,并提出抑制剩磁矩的方法和使用中的注意事项．该电路功耗小,控制方式简单,通常与大磁矩磁力矩器一同用于大型航天器的姿态控制．