新型电子束焊机高压电源的设计与实现

传统的电子束焊机高压电源电路结构复杂、体积庞大,为此研发了一种新型60 kV/100 mA逆变式电子束焊机高压电源,电路结构简单、电压输出稳定。电源调压电路采用脉宽调制(PWM)技术控制的全桥变换器,使三相整流后的约540 V电压转化为0~500 V幅值可调的稳压直流电,然后经全桥逆变电路逆变为频率为20 kHz方波交流电;升压电路采用变压器串联与倍压整流的方式,将前级20 kHz方波交流电转变为60 kV的直流高压;控制电路采用基于比例积分微分(PID)调节的电压双闭环控制策略,能够使电源实现稳定的高压输出。搭建了高压测试平台对所研制的高压电源进行了测试,结果表明电源高压输出稳定、控制精度高,高压输出纹波与稳定度均能稳定在1%范围内,能够满足电子束焊机的要求。     

研制中的军用卫星高压大功率太阳能电源

洛克希德导弹与空间公司最近已开始为一种新型高压太阳能电源系统的正式定型而进行概念设计。该电源系统能为美国未来的高级军事卫星提供10-50千瓦的电能。星上供电母线的输出电压可达100-200伏,而太阳能电池阵的输出电压则高达200-600伏。这项研究工作是在以前初步设计的基础上,由美空军航空推进研究所倡导而进行     

100KV直流标准高压源介绍

输出电压在１０ｋＶ以上的电压源，大多数都是直接用于耐压试验、Ｘ光机电源或其它高压试验装置。其准确度，稳定度指标都很低，一般不能用它对仪器仪表进行检定。本文所介绍的标准高压源，由于应用了许多先进的设计思想、设计线路以及诸如通过光纤直接传递模拟信号控制高压输出等关键技术，使其最终达到了输出电压１０～１０５ｋＶ，２４ｈ稳定度２×１０￣（－５），准确度优于１×１０￣（－４）。同时采用７位数字调节输出，非常符合一般检定人员的操作习惯，可直接用于１０～１００ｋＶ的标准仪表、分压器的检定。     

150kV/30kW逆变式电子束焊接高压电源设计

针对150kV/30kW电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求,低压电路采用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑,高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成;设计了高压采样电路、束流采样电路,以及双闭环控制电路.基于上述技术,实现了150kV/30kW高电压大功率输出.实验结果表明高压加速电源的输出线性度和束流输出线性度较好,同时高压稳定度和束流稳定度均在0.5%左右,能够满足电子束焊接的要求.     

无电压取样端直流稳定电源校准专用插头设计

直流稳定电源在实际应用中,其稳压状态的输出电压在电源空载状态时和带载状态时存在一定差值,这个差值被称为稳压负载效应,直流稳定电源的稳压负载效应是体现其输出电压对输出回路中负载变化抑制能力的重要指标。直流稳定电源按其输出端可分为有、无电压取样端两种输出形式。通过分析常用直流稳定电源稳压负载效应校准的连线方法,针对无电压取样端的直流稳定电源设计了一款专用插头,在引入极小测量误差的情况下,使接线更为方便快捷,从而提高校准直流稳定电源的工作效率。     

多量程AC／DC差值测量标准

本文叙述了一种AC/DC差值测量标准,它含有一个集成电路温度传感器。仪器的主要部分(SL851)使用频率为100Hz～1MHz,电压为600mV～200V。如果外配放大器或高压量程电阻器,量程可以扩展,其下限至200mV,上限至1000V。这种新标准提高了NBS的计量能力,在频率为100Hz～20kHz,电压为5～100V范围内测量的不确定度为10ppm。预期对于60V以下、频率100kHz以内的电压,SL851的AC/DC差值仅有几个ppm。与真空热电偶相比,它还具有调节时间短及输出电平为2V而不是几个毫伏的优点。同时也设计了用蓄电池供电的电源。文中简述了SL851仪器及高压量程电阻器、前置放大器和电源。也提出了对仪器结构应考虑的一些问题,叙述了测试装置,并对试验数掘进行了讨论。     

150kV逆变电源性能优化及其束源特性

为了进一步提高电子束流发生系统工作的可靠性和稳定性,提高电子束加工质量,采用AC-DC-AC-DC-AC-DC的拓扑电路、新型功率变压器、高压脉冲检测技术、优化的束流反馈控制与灯丝加热电流闭环反馈控制技术等,分别优化了高压加速电源、偏压电源与灯丝加热电源。将所研制逆变电源与150 k V/30 k W电子枪、真空系统等组成了一套电子束流发生系统,测试了该电子束流发生系统输出的高压、最大束流以及灯丝加热电流、偏压变化对束流输出的影响。试验结果表明:经过优化的逆变电源高压输出达到-150 k V,高压输出线性度较好,最大束流达到200 m A;高压、灯丝加热电流给定时,随着偏压降低,束流输出逐渐增大;高压、偏压给定时,随着灯丝加热电流增大,束流输出存在死区、线性增大区和恒流区。     

低功耗CMOS带隙基准电压源的设计

设计了低功耗、高电源抑制比CMOS带隙基准电压发生器电路。其设计特点是采用了共源共栅电流镜 ,运放的输出作为驱动的同时还作为自身的偏置电路 ;使用CSMC标准 0 6 μm双层多晶硅n -wellCMOS工艺混频信号模型 ,利用Cadence的Spectre工具对其仿真 ,结果显示当温度和电源电压变化范围为 - 5 0℃～ 15 0℃和4 5V～ 5 5V时输出基准电压变化小于 1 6mV和 0 13mV ;低频电源抑制比达到 75dB。电路在 5V电源电压下工作电流小于 10 μA。该电路适用于对功耗要求低。     

高效率负反馈交流稳压器

采用负反馈方式达到高效率的交流稳压器已经实现。这种设备用在交流电源上具有优良的调整率和相当大的输出功率。如采用一特殊电路,更容易使实际效率高达95%,而电压调整率达到0.02%。这种典型的交流稳压器已制出,如图8所示,当输入的电源电压Vin在115伏到140伏(有效值)之间变化时,在137欧的负载电阻上,输出50赫兹111伏(有效值)的交流电压,其输出功率为90瓦。当输入的电源电压在下限时,稳压器的总效率为96.5%;当输入的电源电压在上限时,稳压器的总效率下降到79.3%,平均效率为88%。输入电压波动25伏时,输出电压仅变化0.1伏(有效值),所以得到的调整率为0.4%。这种线路除了作为稳压器用在电视机、电冰箱和小电机等设备上外,还可作为一种控制部件用在其他许多设备上,如调温器、调速器等。     

精密三相中频系列电源

精密三相中频系列电源主要用于陀螺马达测试,可提供两相和三相输出;各相信号通过D／A变换产生,波形失真小,相位准确稳定;固定点频输出的三相信号频率基于晶体振荡器,因此频率准确、稳定度高;放大电路设计先进,输出电压连续可调．一个电压调节电位器可同时调节三相电压输出．三相电压一致性好;     

一种大功率可控硅整流的高稳定直流稳流电源

本文阐明了在高电压输出的直流电源中主电源回路采用可控硅整流的优点,分析了直接通过可控硅产生的控制作用,指出在稳定性要求特高的各种直流电源中这种方案也是可取的。研制的可控硅整流直流稳流电源对电源电压在220伏±10％的稳定度为0.0001％,长期稳定度为0.05％/4小时,负载变化20％的稳定度为0.05％,纹波有效值为2毫伏。     

离子电推进系统电源处理单元的数字化设计

为了降低航天器的质量，提高使用寿命，满足商业航天小卫星电推进系统需求，概述了电源处理单元(power processing unit, PPU)数字化设计的需求及屏栅电源设计方案，针对电源处理单元的高精度、高稳定性、快速响应的要求，采用BUCK方案和全桥电路设计屏栅电源。以STM32微控制器为核心设计数字化加热电源和屏栅电源，实现卫星平台/地检设备的数据采集遥测，电源输出电压参数的改变。实验结果表明：三个数字化电源的控制精度均小于3%,数字化控制的电源处理单元具有灵活调整的特点，能够有效减少控制板体积。     

一种用于星载摄像机的8KV高压电源的研制

<正> 由于该星载摄像机系统是单次曝光、慢扫描取样读出,其摄像管只能选取二次电子电导管(SEC管),该管的加速极需要-8KV电压,因此必须由给定的+24V电源来得到所需要的高压,并要求体积小、重量轻、功耗少、工作可靠。     

线性补偿型带隙基准电压源设计

设计了一种高准确度基准电压源电路,电路采用了电流镜技术,运放的输出作为驱动的同时还作为自身的偏置电路,双极晶体管EB结压降作运放的输入,获得正温度系数的电流IPTAT;同理将电阻的压降和双极晶体管EB结压降作运放的输入,获得负温度系数的电流ICTAT,通过电流的减法运算将在整个温度范围内分两段产生不同的补偿电流INL,进而产生不同的补偿电压,并完成对带隙基准电压的分段线性补偿。由此得到温度系数很小的带隙基准电压。采用TSMC0.18μm1.8/3.31P6MCMOS标准工艺,在1.8V电源下,-40℃~130℃温度范围内,仿真结果显示输出电压的温度系数小于1.88ppm/V,低频时电源电压抑制比为-86dB,功耗为237.5μW。     

航天器大功率并网控制技术研究

中国空间站各舱段均有各自独立的电源系统,为了解决由于阳光遮挡效应导致部分舱段供电能力不足问题,提出了通过配置大功率并网控制单机--并网控制器的并网供电方案。高压大功率模块化并网控制器采用四相交错双管正激高压拓扑技术、恒压恒流双环控制技术、最大电流并联均流技术、输出数字调节技术及故障检测、隔离和恢复 （Failure Detection Isolation and Recovery,FDIR ）技术,可以实现中国空间站舱段之间及与飞船之间功率4kW并网供电,并通过了试验验证。     

正激式DC-DC同步控制双路输出变换器的研究

为了改善双路输出正激式DC-DC变换器交叉调整问题,提高电源在输出负载变化应用环境中的输出电压精度和动态性能,设计一种双路同步控制策略,计算并比较两路负载输出功率判定主路与辅路,主路采用闭环PID控制策略,辅路采用改进的滞环电流控制策略,同时调整开关管的占空比。应用提出的控制策略,在MATLAB/Simulink中模拟变换器的工作过程并制作样机,仿真和实验结果均表明,输出负载变化时主辅路均具有较高的输出电压精度,改善了交叉调整率,验证了控制策略的可行性。     

用一对PNP/NPN晶体管组成高压放大器

这个简单的高压放大器线路提供的输出电压变动范围宽、功耗低,且只用很少的组件。用280伏的稳压电源,能产生高达260伏     

一种实现太阳阵峰值功率跟踪的智能控制方法

首先讨论了峰值功率跟踪的一般概念及原理,然后提出了一种采用模糊自寻优智能控制原理实现太阳阵峰值功率跟踪的具体方法。该方法先根据模糊自寻优控制器的输出计算太阳阵电压的参考值,然后将此参考值与太阳阵的实际输出电压相比较,得出的误差信号去控制脉宽调制输出的占空比,以使太阳阵的输出电压达到此参考值。由于参考电压值的算法充分考虑了太阳阵峰值功率点的逼近问题,因此,上述过程多次进行,就能使得太阳阵的工作点最终到达峰值功率点。     

海洋卫星-1发生严重故障

美国航宇局的海洋卫星-1在轨道工作99天后,由于星上电源系统突然发生短路而导致该卫星的完全失灵,从而过早地结束了它的概念验证飞行。初步分析表明,正是由于短路而消耗了星上两组镍镉蓄电池的电流。而电流的大量消耗又使电源系统的电压降到接近或低于星上某些系统(如S波段数据线路)工作所需的最低电压值。电源系统在上星     

一种低压低功耗CMOS运算放大器的设计

采用0.6μm CMOS工艺设计了一种低压低功耗的运算放大器。该放大器利用工作在亚阈值区的CMOS基准源,在此基础上运用了PMOS差分输入级,以及CMOS推挽输出级结构。电源工作电压1.8 V~5.5 V,静态工作电流仅为μA级,并具有80 dB的开环增益、高电源电压抑制比和高共模抑制比等特点。