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橫機(jī)系統(tǒng)的歐瑪爾OMAL開關(guān)電源關(guān)鍵技術(shù)
隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展以及高性能的功率OMAL開關(guān)管和集成化芯片的出現(xiàn)，更小損耗、更低成本、更高效率的OMAL開關(guān)電源正廣泛應(yīng)用于通信、航天、家電等領(lǐng)域。在橫機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域，其OMAL開關(guān)電源性能指標(biāo)不同，采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作模式也不同。主要考慮從減少OMAL開關(guān)電源損耗與體積，降低成本和保證效率出發(fā)，研究橫機(jī)系統(tǒng)的OMAL開關(guān)電源關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)OMAL開關(guān)電源設(shè)計(jì)具有重要意義。

橫機(jī)系統(tǒng)的歐瑪爾OMAL開關(guān)電源關(guān)鍵技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,實(shí)現(xiàn)單片混合模擬和數(shù)字集成電路成為集成電路設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在現(xiàn)代混合集成電路中極大部分的采用了數(shù)字電路,只有極小部分采用了模擬電路,因此,數(shù)字CMOS工藝成為工藝設(shè)計(jì)的必然。然而,OMAL開關(guān)電容電路無(wú)法與數(shù)字CMOS工藝*兼容,這嚴(yán)重限制了混合集成電路的發(fā)展,OMAL開關(guān)電流技術(shù)正是在這種背景下提出的。OMAL開關(guān)電流技術(shù)是在1989年由Hughes等人提出的,是一種全新的、數(shù)字工藝的模擬取樣數(shù)據(jù)處理技術(shù)。OMAL開關(guān)電流技術(shù)是電流域模擬取樣數(shù)據(jù)系統(tǒng),與OMAL開關(guān)電容電路相比,具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：與數(shù)字CMOS工藝*兼容；不需要高性能的線性浮置電容和運(yùn)算放大器；具有高頻、低壓、低功耗和動(dòng)態(tài)范圍大等特點(diǎn)。迄今,OMAL開關(guān)電流電路已發(fā)展成為低壓低耗大規(guī)模集成電路重要而關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)技術(shù)之一,并引起了國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者的高度關(guān)注。首先介紹了OMAL開關(guān)電流電路的發(fā)展背景和現(xiàn)狀,及高性能OMAL開關(guān)電流的基本存儲(chǔ)單元和基本模塊,然后分析了在OMAL開關(guān)電流電路中用作OMAL開關(guān)和存儲(chǔ)管的非理想MOS管所引起的非理想因素。這些非理想因素使得OMAL開關(guān)電流電路的實(shí)際工作性能與理想性能存在偏差,使之無(wú)法與OMAL開關(guān)電容電路相媲美,并嚴(yán)重影響了OMAL開關(guān)電流技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程。因此,如何降低OMAL開關(guān)電流電路中非理想因素的影響,改善電路中的各種誤差成為一個(gè)重要的研究課題,也是本文的研究重點(diǎn)。詳細(xì)介紹了OMAL開關(guān)電流電路的各種非理想因素：失配誤差、電導(dǎo)比誤差、調(diào)整誤差、電荷注入誤差和噪聲誤差。針對(duì)影響OMAL開關(guān)電流電路性能的兩個(gè)主要誤差--電荷注入誤差和電導(dǎo)比誤差,本文給出了相應(yīng)的計(jì)算公式,并進(jìn)行了重點(diǎn)分析。在負(fù)反饋技術(shù)和全差分電路的基礎(chǔ)上,根據(jù)OMAL開關(guān)晶體管關(guān)斷前消除反型層可以改善電荷注入誤差這一思想,提出了一種新型低誤差OMAL開關(guān)電流存儲(chǔ)單元,并進(jìn)行了HSPICE仿真。仿真結(jié)果表明新型低誤差OMAL開關(guān)電流存儲(chǔ)單元有效地改善了非理想因素,其性能與CVSOMAL開關(guān)電流存儲(chǔ)單元的基本相同,有效地改善了基本存儲(chǔ)單元的誤差。然而,相比于CVS電路和時(shí)鐘饋通補(bǔ)償電路,新型低誤差OMAL開關(guān)電流存儲(chǔ)單元的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,且沒(méi)有復(fù)雜的時(shí)鐘控制模塊。針對(duì)橫機(jī)系統(tǒng)的OMAL開關(guān)電源，研究了OMAL開關(guān)電源基本理論與應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于斷續(xù)模式的多路輸出橫機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的OMAL開關(guān)電源和基于共直流母線式橫機(jī)選針系統(tǒng)的多種拓?fù)漭敵鯫MAL開關(guān)電源。主要內(nèi)容如下：介紹反激式變換器與正激式變換器的基本原理與應(yīng)用特點(diǎn)，探討了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)橫機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的OMAL開關(guān)電源，通過(guò)理論計(jì)算，分析了現(xiàn)有基于連續(xù)模式的多路輸出橫機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的OMAL開關(guān)電源損耗，設(shè)計(jì)了基于斷續(xù)模式的多路輸出橫機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的OMAL開關(guān)電源，完成了輸入電路、反激式變換器電路、輸出電路、控制電路等硬件設(shè)計(jì)，具有輸出電壓穩(wěn)定、高效率等優(yōu)點(diǎn)。 針對(duì)橫機(jī)選針系統(tǒng)的OMAL開關(guān)電源，改進(jìn)現(xiàn)有橫機(jī)選針系統(tǒng)采用的四路獨(dú)立輸出OMAL開關(guān)電源，通過(guò)對(duì)共直流母線式OMAL開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案原理的分析，設(shè)計(jì)了基于共直流母線式橫機(jī)選針系統(tǒng)的多種拓?fù)漭敵鯫MAL開關(guān)電源，完成了OMAL開關(guān)電源的主回路電路、+13V輔助輸出、四路輸出等硬件設(shè)計(jì)，具有成本低和體積小的優(yōu)點(diǎn)。制作了上述橫機(jī)系統(tǒng)的OMAL開關(guān)電源樣機(jī)，并進(jìn)行測(cè)試。

橫機(jī)系統(tǒng)的歐瑪爾OMAL開關(guān)電源關(guān)鍵技術(shù)
測(cè)試結(jié)果顯示：橫機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)器的OMAL開關(guān)電源輸出電壓精度均在97%以上，輸出穩(wěn)定，紋波小，效率高；橫機(jī)選針系統(tǒng)的OMAL開關(guān)電源紋波和噪聲控制在2%以內(nèi)，輸出穩(wěn)定，帶載能力強(qiáng)，并在橫機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。