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基于弹光调制的椭偏测量驱动电路系统设计

电子设计工程 2024年第4期32卷 32-36,42页

作者：易进张瑞薛鹏卜韩王志斌李孟委中北大学仪器与电子学院山西太原030051 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051 中北大学前沿交叉科学研究院山西太原030051

随着椭偏测量技术的发展,对椭偏测量速度、测量范围有了更高的要求。针对传统的双旋转补偿器测量方法受限于机械限制,调制频率低的问题。采用弹光调制技术,利用调制器的快轴旋转取代传统的旋转补偿器,设计了一种基于LC谐振放大的双驱动... 详细信息

随着椭偏测量技术的发展,对椭偏测量速度、测量范围有了更高的要求。针对传统的双旋转补偿器测量方法受限于机械限制,调制频率低的问题。采用弹光调制技术,利用调制器的快轴旋转取代传统的旋转补偿器,设计了一种基于LC谐振放大的双驱动电路,利用现场可编程门阵列(FPGA)实现对弹光调制器(PEM)的高速驱动控制。根据弹光调制驱动控制要求对电路设计思路和方法进行了详细分析。通过仿真和实验结果表明,所设计的电路系统输出频率能稳定控制在60 kHz,幅值能达到430 VPP以上,满足PEM快轴高速稳定驱动的需求。

关键词：椭偏测量弹光快轴调制 FPGA 谐振驱动

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半桥LLC变换器的谐振驱动技术

电气传动 2019年第9期49卷 16-21页

作者：赵清林崔少威李建楠郭善胜电力电子节能与传动控制河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

针对LLC变换器的控制管,采用谐振驱动电路(RGD);针对同步整流管,采用电流连续型的电流源驱动电路(CSD)。详细分析了RGD和CSD电路的工作原理、各部分损耗及谐振电感最优化设计。对于控制管,最优化设计为实现驱动损耗和关断损耗之间的平衡... 详细信息

针对LLC变换器的控制管,采用谐振驱动电路(RGD);针对同步整流管,采用电流连续型的电流源驱动电路(CSD)。详细分析了RGD和CSD电路的工作原理、各部分损耗及谐振电感最优化设计。对于控制管,最优化设计为实现驱动损耗和关断损耗之间的平衡;对于同步整流管,最优化设计为实现驱动损耗和体二极管损耗之间的平衡。同时,设计制作了1 MHz同步整流半桥LLC原理样机,并给出实验结果。

关键词：高频变换器 LLC变换器驱动损耗谐振驱动

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基于谐振驱动技术的模块电源研究

基于谐振驱动技术的模块电源研究

作者：张铭桐哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在大规模数据中心、电子产品、通信架构和航天器系统等对空间和重量有所限制的应用场合中,高频开关电源模块以体积小、质量轻、功率密度高、效率高的优势被广泛应用于DC/DC电压变换环节。国内对于模块电源相关技术的研究起步较晚,产品... 详细信息

在大规模数据中心、电子产品、通信架构和航天器系统等对空间和重量有所限制的应用场合中,高频开关电源模块以体积小、质量轻、功率密度高、效率高的优势被广泛应用于DC/DC电压变换环节。国内对于模块电源相关技术的研究起步较晚,产品在工艺性能上的发展速度也落后于国外,在目前的供电电源架构建设、国防工业发展等应用领域受制于人。针对低母线电压高功率密度DC/DC电源模块的发展局限性,对一种固定比率的电源模块进行研究设计。针对开关电源中高频方波驱动带来的波形严重畸变、电磁噪声高的问题,提出了一种谐振式的驱动方案。对比分析了两种谐振驱动拓扑的工作状态,设计了电路的关键参数,讨论了控制信号占空比和电感量对生成驱动电压的影响,说明了谐振驱动的优势。通过SIMetrix电路仿真和频谱分析验证了此方案能够降低EMI干扰,可以节省滤波器空间。实验结果表明该方案能够生成平滑的驱动波形,减少了尖峰和噪声。根据指标要求,确定了电源模块主电路的工作模式,提出了主电路的参数设计方法。为达到功率变换的高动态响应速度,主电路采用了开环定频不控的工作方式,避免了环路延迟的存在。对于电源固定变比降压的指标要求,分析了电感比和Q值对于增益曲线的影响,为降低增益对于固定频率点的敏感度,制定了低等效输出阻抗、高电感比、低Q值的参数设计原则。建立了驱动电路和主电路的等效模型,计算了主电路中的损耗。针对传统磁性元件占据空间大,难以提升功率密度的问题,采用了PCB平面型绕组的设计方案。建立了可拓展的模块化层模型,得到了变压器的集总电路模型,仿真得到了T型等效模型中的电路参数。通过对不同绕组分布方式的磁动势和电流密度分布分析,确定了绕组层的排布方式。分析了绕组损耗和磁芯损耗,得到了寄生参数影响小的结构设计方案。对模块电源系统整体进行设计,说明了辅助源和保护电路的设计方法,测试了样机的工作性能。通过单独对谐振驱动电路和辅助源测试,验证了电路设计的合理性和有效性。对模块电源样机性能测试,满足在开环固定频率1.2 MHz下,可输出满载40 A,整体效率不低于95%的指标要求,对工程应用有一定的参考价值。

关键词：模块电源 DC/DC变换器谐振驱动固定比率平面磁元件

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新型同步BUCK正弦波谐振驱动电路的研究

新型同步BUCK正弦波谐振驱动电路的研究

作者：蔡友准哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

伴随着便携式设备不断地发展，小型化且高效率已经成为开关电源领域不断追求和发展的目标。提高开关频率可以减小开关电源的体积和重量，但是同时伴随着开关管损耗的急剧增加，尤其是栅极驱动损耗将随着开关频率的提高成线性增长。针对... 详细信息

伴随着便携式设备不断地发展，小型化且高效率已经成为开关电源领域不断追求和发展的目标。提高开关频率可以减小开关电源的体积和重量，但是同时伴随着开关管损耗的急剧增加，尤其是栅极驱动损耗将随着开关频率的提高成线性增长。针对开关频率和效率相互矛盾的问题，本文将采用栅极谐振驱动电路取代传统的方波驱动电路，拟设计一种新型的适用于同步BUCK电路的双管正弦波谐振驱动电路。本论文将正弦波谐振驱动电路与传统的方波驱动电路进行了对比分析，详细介绍了正弦波谐振驱动电路的特点，对正弦波谐振驱动方式在高开关频率工作条件下的优势进行了探讨。此外，针对同步BUCK电路的特点，最终采用两个变压器串联的拓扑结构得到两个互补的正弦波驱动电压，解决了高边驱动的问题。由于驱动电压是正弦波，因此驱动电路不用复杂的死区控制电路，极大地简化了驱动电路的结构。且针对正弦波谐振驱动电路的特点，本文采用了电压滞环“ON-OFF”闭环控制方式，解决了本文设计的驱动电路占空比不可调的难点，同时提高了电路的动态响应性能。同步BUCK电路最终的开关频率为6MHz，开关频率的提高减小了无源器件的体积和重量。最后，通过仿真和实验对电路进行了验证。仿真和实验结果表明：在输入电压为15-30V，输出电压为5V，输出电流为2A的条件下，当开关频率为6MHz时，电路的整体效率能达到85%以上，输出电压纹波峰峰值在50mV以内。

关键词： DC/DC变换器同步BUCK电路谐振驱动驱动损耗电压滞环

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碳化硅MOSFET高性能谐振驱动的研究

碳化硅MOSFET高性能谐振驱动的研究

作者：彭皓华中科技大学

学位级别：硕士

传统驱动在高频下的损耗和体积的增大,限制了碳化硅器件开关频率和功率密度的提高。谐振驱动能够实现驱动损耗的降低和功率密度的提升,是碳化硅高频应用中更为先进的驱动方案。本文对于谐振驱动中三个尚待提升的层面做出研究。首先,基... 详细信息

传统驱动在高频下的损耗和体积的增大,限制了碳化硅器件开关频率和功率密度的提高。谐振驱动能够实现驱动损耗的降低和功率密度的提升,是碳化硅高频应用中更为先进的驱动方案。本文对于谐振驱动中三个尚待提升的层面做出研究。首先,基于谐振特性自上而下地构建谐振驱动的分类体系,将谐振驱动分为五类模式,研究不同谐振模式下的动态能量分布和能量利用率的差异。从决定驱动性能的关键参数出发,对于不同模式的损耗和时间性能展开对比,从不同的驱动设计角度提供谐振模式选择和优化思路。然后,构建基于时间分段的驱动建模方法,根据器件的开关特性和门极电容特性,将驱动过程划分子阶段,分段求解驱动时间和能量损耗。从谐振电感和驱动电阻角度展开对驱动损耗、驱动时间、器件开关时间的分析,并设计样机,实验验证了谐振驱动对三方面性能的提升。最后,提出一种新的驱动速度调节方法,实现驱动时间的宽范围动态可调。通过预充电的方式增加电感初始电流,提升驱动速度;通过组合谐振驱动的方式降低驱动速度。分析推导驱动速度的调节范围,并设计实验样机进行验证。该方法可以使开通、关断过程具有不同的驱动速度,还可以针对器件开关的特定阶段对驱动速度进行调节。

关键词：谐振驱动驱动损耗驱动时间谐振模式驱动建模分析驱动速度调节 SiC MOSFET

基于数字控制及谐振门极驱动的高频功率变换器研究

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基于数字控制及谐振门极驱动的高频功率变换器研究

作者：郭娟伟燕山大学

学位级别：硕士

电力电子功率器件的快速发展使变换器趋于小体积、高频化、高功率密度,因此高频、超高频功率变换技术得到广泛关注。在低压输入变换器,同步整流Buck电路由于拓扑和控制简单,因而被广泛应用。在高压输入变换器,半桥LLC谐振电路凭借损耗... 详细信息

电力电子功率器件的快速发展使变换器趋于小体积、高频化、高功率密度,因此高频、超高频功率变换技术得到广泛关注。在低压输入变换器,同步整流Buck电路由于拓扑和控制简单,因而被广泛应用。在高压输入变换器,半桥LLC谐振电路凭借损耗小、效率高、功率密度高等优点深受欢迎。在变换器的工作频率提高到超过MHz的情况下,MOSFET的传统驱动的损耗会显著增加,包括驱动损耗和开关管损耗。谐振驱动技术是解决传统驱动存在问题的有效途径之一,外加电感与MOSFET的输入电容相互传递能量,以减小驱动损耗及开关管损耗。首先,介绍了谐振驱动技术的研究背景与国内外研究现状,分析了MOSFET的实际等效模型及硬开关过程,指出了传统电压源驱动在高频变换器中存在的诸多缺陷。介绍谐振驱动概念,给出了本文主要参考的几种现有的谐振驱动电路的工作原理及优缺点,提出了谐振驱动芯片的概念。其次,针对低压输入的同步整流Buck变换器的谐振驱动技术做了一些研究工作。本文在开关频率达到1MHz时,分别采用三种不同的谐振驱动电路,用于驱动同步整流Buck变换器的两只MOSFET。对于控制管,最优设计是考虑驱动损耗和开关损耗之间的平衡;对于同步整流管,最优设计是考虑驱动损耗和体二极管损耗之间的平衡。最后,针对高压输入的同步整流半桥LLC变换器的谐振驱动技术做了一些研究工作。本文在谐振频率提高至1MHz时,采用两种不同的谐振驱动电路,分别用于驱动半桥结构的控制管和共源极的同步整流管。对于控制管,最优设计是考虑驱动损耗和关断损耗之间的平衡;对于同步整流管,最优设计是考虑驱动损耗和体二极管损耗之间的平衡。详细分析了谐振驱动电路的工作原理,采用DSP和CPLD的共同完成闭环设计,获得了相关的实验波形和数据。

关键词：高频变换驱动损耗开关损耗谐振驱动

电力电子功率MOSFET管谐振驱动技术的分析

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电工电气 2009年第9期 1-4页

作者：郭晓君林维明徐玉珍福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

为了减小体积,加快动态响应速度,减少功率MOSFET管的驱动损耗,提高变换器的效率,对现有谐振驱动电路方案的优缺点进行评估。对传统驱动和谐振驱动技术方案进行比较,分析了连续电感电流、不连续电感电流和具有变压器的三种电路方案。认... 详细信息

为了减小体积,加快动态响应速度,减少功率MOSFET管的驱动损耗,提高变换器的效率,对现有谐振驱动电路方案的优缺点进行评估。对传统驱动和谐振驱动技术方案进行比较,分析了连续电感电流、不连续电感电流和具有变压器的三种电路方案。认为驱动电路的发展方向是:既具有连续电感电流方案的简洁易控制,又具有初始化脉冲式电感电流的低导通损耗,同时尽量减少所用的有源器件。

关键词：谐振驱动同步整流功率MOSFET管驱动损耗

同步整流功率MOSFET谐振驱动技术的发展

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同步整流功率MOSFET谐振驱动技术的发展

2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会

作者：郭晓君林维明徐玉珍福州大学电气工程与自动化学院

随着小功率DC-DC变换器的开关频率提高到兆赫芝（MHZ）水平,驱动开关管带来的损耗变得越来越重要,严重影响到变换器的效率。为了减少开关管的驱动损耗,谐振驱动技术得到了广泛发展。本文总结分析了现有的谐振驱动电路方案,评估它们的优... 详细信息

随着小功率DC-DC变换器的开关频率提高到兆赫芝（MHZ）水平,驱动开关管带来的损耗变得越来越重要,严重影响到变换器的效率。为了减少开关管的驱动损耗,谐振驱动技术得到了广泛发展。本文总结分析了现有的谐振驱动电路方案,评估它们的优缺点,指出了小功率DC-DC变换器驱动方案的发展方向。

关键词：谐振驱动小功率DC-DC 功率MOS管同步整流驱动损耗

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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谐振式微型管道机器人设计与实验

哈尔滨工程大学学报 2014年第8期35卷 1002-1007页

作者：刘磊李娟李伟达秦佳苏州大学机电工程学院江苏苏州215021

针对直径在18—30mm范围内的细小管道难以检测的问题，提出一种微型机器人。该机器人采用谐振原理驱动，简化了传动机构。由微型电机带动偏心轮旋转作为激励源，建立了机器人在管道壁约束下的数学模型，求解机器人柔性足与管壁碰撞产生... 详细信息

针对直径在18—30mm范围内的细小管道难以检测的问题，提出一种微型机器人。该机器人采用谐振原理驱动，简化了传动机构。由微型电机带动偏心轮旋转作为激励源，建立了机器人在管道壁约束下的数学模型，求解机器人柔性足与管壁碰撞产生的角加速度和接触点位置，分析了机器人的运动机理。研制机器人样机，并搭建管道试验环境，进行速度和牵引力测试实验。最小样机尺寸15mm×15mm×22mm，由实验结果得出：样机在8V电压下，速度最高可达到68．29mm／s，功耗约为0．15w，最大爬坡角度30°。

关键词：非线性振动管道机器人谐振驱动结构设计