基于TEC的小型快速高精度恒温系统设计

为研究半导体器件的瞬态热学特性,研制了基于半导体加热制冷片(TEC)的小型快速高精度恒温系统;论述了基于STM32F103RBT6的加热制冷恒温系统设计,系统以微控制器STM32F103RBT6,恒温驱动电路,TEC和温度采集电路为硬件,用数字PID(proportion integration differentiation)算法实时调整输出脉宽调制信号PWM(pulse-width modulation),直到温度在预设精度范围内,从而实现恒温控制;系统采用H桥电路实现快速加热制冷,恒温驱动电路采用无源滤波器和有源滤波器构成的混合滤波器大大降低了电流纹波,提高了系统控温精度;实验结果表明,恒温系统工作稳定可靠,控制精度高,可快速加热制冷,在微小型恒温系统研制方面有一定的实用和推广价值。     

基于FPGA的半导体激光器温度控制系统设计

介绍了半导体激光器的温度控制原理,设计了基于FPGA的半导体激光器温度控制系统。系统采用数字温度传感器DS18820作为温度测量器件,TEC作为控温执行元件,并采用模糊控制算法、PWM机制来控制TEC的驱动电流从而实现温控。基于QuartusⅡ开发平台采用Verilog HDL设计了软件部分,最后进行了功能仿真。整个系统对硬件要求不高,实现简单。从仿真结果可以看出,控制系统能够满足半导体激光器温度控制的精度和稳定度的要求。     

功率型白光LED的非线性混合调光方法

分析脉冲宽度调制(PWM)双通道输出白光LED的混合调光方法,建立PWM与混合光源输出的光通量和色温之间变化关系的非线性数学模型。基于Zig Bee无线通信模块CC2530作为双路PWM输出,控制以SN3350为核心的LED恒流驱动电源,完成占空比可调的暖白和冷白两路白光LED的色温和光通量混合调光控制系统设计,并通过高精度快速光谱辐射计HAAS-2000测试系统进行测试。实验结果表明,双路PWM能够较好地实现对LED色温和光通量的输出大小进行控制,混合光源相关色温在3 250~15 000 K范围内连续可调。理论计算与系统控制的光通量和色温存在的相对误差分别小于1.70%和8.50%。     

彩色视觉测量中的LED照明系统设计

设计并制作了一套基于发光二极管(LED)的具有多颜色特征的光源系统,分析了光源工作原理,进行了光学结构设计.应用MAX16807芯片和脉宽调制(PWM)技术设计专用驱动电路,实现了LED的恒流驱动和亮度数字调制.实验证明,该光源预热后的照度、主波长和色品坐标稳定,辐照均匀度达到90%以上,可以满足彩色视觉测量的需要并取...     

多通道半导体激光器温控系统

研制了一种板级多通道半导体激光器温控系统,将其应用于混合气体检测中可实现同时对多个半导体激光器温度的控制.该系统硬件上由多通道温度采集模块、数字信号处理器模块、半导体制冷器(TEC)和TEC控制模块组成.软件上采用时间片轮转调度算法和积分分离式数字比例积分微分算法,实现了对多个半导体激光器温度的实时、精确控制.为了测试系统的性能,利用该系统同时控制中心波长为1.65μm和1.56μm的可调谐分布反馈激光器的温度,进行了温度控制实验并测试了两个激光器的发光光谱.实验结果表明,该系统可以实现对两个激光器温度的同时控制,温控精度为-0.011~0.015℃,响应时间小于3s.对温控系统的工作稳定性进行了测试,两个激光器连续工作6h,其工作温度保持恒定.连续10h测试两个激光器的输出光谱,输出波长的峰值未出现偏移.该温控系统体积小、成本低、便于集成且稳定可靠,在混合气体检测中有良好的应用前景.     

用于LD泵浦NPRO单频激光器的精密温控系统

根据高稳定性半导体激光(LD)泵浦单块非平面环形腔(NPRO)单频激光器对于功率稳定性和频率稳定性的要求,设计并研制了一套高精度的精密温控系统。该系统基于模拟比例-积分-微分(PID)控制原理,采用程控调节P和PI的方式,通过对半导体制冷器(TEC)的驱动控制,实现在-10⁺70℃范围内对LD和NPRO单块晶体温度的精确控制,控温精度达±0.01℃。采用该温控系统的LD泵浦1645nm NPRO单频激光器,30min内相对波长稳定性达8.32×10-7。     

一种适用于PWM驱动的滤波方法北大核心CSCD

脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)驱动是现有伺服控制系统的关键构成,因此在直流电机前端对脉宽信号进行差模滤波与共模滤波尤为重要。以某光电惯性稳定平台WSA38M功放模块为标的搭建滤波电路,分析PWM驱动开关频率导致电机发热和产生电磁耦合干扰的原因,运用公式计算LC滤波电路的电气参数,并进行优化仿真。测试和电磁兼容实验结果表明:优化后的电路性能优良,尤其是在22 kHz~53 kHz频段对系统干扰较小,容易满足整体指标要求,为控制系统设计提供了可靠的依据。     

快速高精度电子元件温度特性测量仪的研制

大多数电子元器件的性能受到工作温度的影响,其温度特性对设备稳定性和精确度的影响不容忽视。以半导体致冷器(TEC)为核心,ATMega128A单片机为控制芯片,采用PT100、高精度恒流源和AD7731数模转换器(ADC)组成温度测量模块,运用改进的PID控制算法,以脉冲宽度调制(PWM)方式驱动优化的H桥精确控制加热和制冷功率,结合优化设计的变温腔体,制作了快速、高精度电子元件温度特性测量仪。在-10_oC~80_oC之间快速、稳定控制待测元件的温度,控温精度达到±0.2_oC。通过计算机控制数字万用表等测量设备,测量了电阻、电容和电感的温度特性曲线。该测量仪还可以用于IC、三极管和LED等元器件的温度特性曲线研究。在实验研究、工业生产和电子实验教学中均具备很高的实用价值。     

热电制冷器过冷效应中温度过冲的抑制与优化

随着热电制冷器(Thermoelectric cooler,TEC)的广泛应用,TEC过冷特性受到重视.与稳态制冷相比,当给TEC施加脉冲电流时,其将出现过冷效应,从而得到比稳态工作时更低的温度.然而,过冷效应往往伴随着温度的过冲.特别地,当TEC应用于芯片温度控制时,较大的温度过冲将会影响芯片的使用寿命.目前,抑制过冷特性中温度过冲的方式主要采用在电流施加脉冲的同时,对冷端冷却负荷QC和对流换热系数h也进行相应的改变.本文即在此基础上,将TEC的电流脉冲形状的变化和所施加脉冲的QC和h相结合对TEC的过冷特性进行了优化,以减小TEC过冷温度的过冲.对比已有的实验结果,有限元仿真表明,本文所提出的优化方案比采用单一形式的参量控制,可以有效降低过冷特性时的温度过冲10 K左右,具有良好的应用前景.     

基于PWM整流器双闭环控制的超导电磁储能功率调节器的研究

本文基于电压型超导电磁储能系统(Superconducting Magnet Energy Storage,简称SMES)的基本结构和工作原理,结合脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,简称PWM)整流器的应用,建立了三相电压型PWM整流器控制的超导电磁储能系统的数学模型.设计了具有前馈解耦控制的PWM整流器双闭环控制系统,并运用Mat-lab/Simulink仿真分析软件对基于PWM整流器的超导电磁储能双闭环控制系统进行了仿真研究.仿真结果表明PWM整流器双闭环控制策略应用于SMES电压型SMES功率控制器比直接电流控制等传统的控制策略反应速度更快,向电网注入谐波电流更小,有利于提高了电网的稳定性.     

低干扰驱动控制电源的设计

介绍了一种低干扰驱动控制电源的设计。由CPU产生的PWM波,经过滤波后形成正弦信号作为功放电路信号源,经功率放大后来驱动斯特林制冷器工作。由于电源驱动部分采用线性放大,降低了工作时对红外控制器件的干扰,保证了红外器件的正常工作。程序采用了PID算法来改变输出功率,以稳定制冷机冷头温度,温控精度可达±0.5K。     

遥感器CCD驱动器热设计及其在摄像过程中的温度变化

CCD驱动器是航天成像遥感器摄像过程中的主要热源之一。防止CCD驱动器过热是保证其正常工作的重要方面。介绍了遥感器的工作模式和对CCD驱动器采取的热控制措施。通过热平衡试验,利用回归的方法,对CCD驱动器在摄像过程中的温度变化规律进行了分析,同时对热控制效果进行了评估。CCD驱动器工作时升温速率在0.85℃/min左右,整个摄像过程中最高温度约为26℃,所实施的热控制措施效果理想。     

Z箍缩和闪光照相用快脉冲功率源技术的发展

 Z箍缩和闪光照相在惯性约束聚变（ICF）、核辐射效应和高性能爆轰流体动力学等研究中具有重要应用,Z箍缩ICF和多脉冲多角度高能脉冲X射线闪光照相对脉冲功率源提出了巨大挑战,国际上正在积极发展和探索可实现直接驱动Z箍缩和闪光照相二极管的快脉冲功率源新技术。综述了国际上近年来快Marx发生器（FMG）和快直线型变压器（FLTD）等脉冲功率源方面的发展动态,初步分析了两种技术途径的优缺点和制约性因素,以及需要开展的关键技术,介绍了西北核技术研究所的相关研究进展,最后提出了几点看法和建议。     

激光电源中基于EXB841的IGBT驱动电路设计

根据IGBT对驱动电路的各项要求,在采用专用驱动模块EXB841及带有过流保护功能的驱动电路的基础上,设计了简化的IGBT驱动电路,并提出了构建实际驱动电路的注意事项。通过对PWM信号、IGBT动态驱动信号、IGBT开通时驱动信号上升沿、IGBT关断时驱动信号下降沿等波形的实际观测,表明此驱动电路工作正常。该驱动电路已用于某型脉冲固体激光电源中,运行良好,可靠性较高。     

稳态强磁场装置电源系统并联直流有源滤波器的实现新方案

结合串联型有源滤波器和并联型PWM有源滤波器的特点,提出了并联型线性调整有源滤波方案。介绍了该有源滤波器的结构及其工作原理,对其具体的实现方案进行了分析设计。就该直流有源滤波器进行了建模仿真,模拟结果证实了其参数设计是合理的,基于所提出的方案,研制了一台实验原型。实验结果表明,该滤波器具有良好的滤波效果。     

快Z箍缩短脉冲大电流驱动源技术的发展

 实现惯性约束聚变（ICF）和高产额(high yield,HY)要求脉冲驱动电流峰值达到约60 MA，采用类似SATURN和Z装置等传统的技术途径进一步提高驱动电流，从装置造价、结构复杂性和运行可靠性等方面看都具有相当大的难度，因此，需要发展新的短脉冲大电流驱动源技术，解决快Z箍缩技术发展的瓶颈。概述了国际上快Z箍缩驱动源技术的研究现状和趋势，介绍了有代表性的ICF/HY等离子体辐射源（plasma radiation source 简称PRS）或威胁级大型X射线模拟源初步概念设计、拟采用的技术途径，如俄罗斯大电流所（HCEI）基于FLTD（fast linear transformer driver）技术的直接驱动源、美国基于FLTD的新SATURN驱动源和基于FMG（fast Marx generator）技术的快Z箍缩驱动源，提出了快Z箍缩直接驱动源需要发展的关键技术。     

用可编程逻辑器件开发软件设计线阵CCD驱动器

本文简述可编逻辑器件的性能特点，介绍了用可编程逻辑器件设计星载线阵ＣＣＤ相机ＣＣＤ驱动器的方法，减少了驱动器的体积，降低了功耗，实现了驱动器的更新换代。     

大功率RF 离子源阻抗匹配电路的设计与实现

在大功率RF 离子源中,激励器的作用是产生等离子体,阻抗匹配电路是激励器吸收RF 功率的关键。将激励器等效阻抗视为一个电阻和一个电感的串联,采用了一种由一个RF 变压器并和两个可调电容组成的阻抗匹配电路,给出了视RF 变压器为理想变压器时阻抗匹配电路的分析模型,推导了阻抗匹配时两个可调电容的电气参数。当激励器实验装置使用一个石英玻璃激励器时,搭建了一个阻抗匹配电路,成功地将RF 功率耦合进激励器并产生了等离子体。     

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For a RF ion source test facility, the driver is used to produce plasma, and the matching unit is the key for the driver to absorb RF power. The driver’s impedance could be equivalent to a resistance and an inductance in series. A matching unit which consisted of an RF transformer and two variable capacitances was chosen, it was analyzed by an ideal transformer model and its electrical parameters were derived under the condition of matching. When a quartz glass driver was mounted onto the test facility at HUST, a matching unit was implemented, it transmitted RF power into the driver and then plasma was successfully produced.