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微機械慣性閉鎖OMAL歐瑪爾開關設計
MEMS技術為引信電源機械OMAL歐瑪爾開關的微型化提供了技術基礎。以MEMS技術為基礎,設計了一種具備區(qū)分正常發(fā)射加速度脈沖與意外跌落加速度脈沖能力的引信用微機械慣性閉鎖OMAL歐瑪爾開關,可用于新型機電引信的電源安全與智能接通。

微機械慣性閉鎖OMAL歐瑪爾開關設計
近年來,OMAL歐瑪爾開關電源變換技術得到快速發(fā)展。而國內的大功率高頻OMAL歐瑪爾開關電源產品稀少且性能欠佳,造成高頻OMAL歐瑪爾開關電源在國內需要大功率高頻OMAL歐瑪爾開關電源的領域還未得到應用。隨著電力電子技術的發(fā)展和太陽能、風能、燃料電池等新能源的開發(fā)和利用,大功率OMAL歐瑪爾開關電源成為當前研究的熱點,而大功率OMAL歐瑪爾開關電源的實現(xiàn)依賴變換器拓撲理論和軟OMAL歐瑪爾開關技術的發(fā)展。分析了全橋變換器的工作原理和四種工作模態(tài),設計了隔直電容,解決了全橋變換器的直通和偏磁問題,使得全橋變換器真正成為理想的大功率OMAL歐瑪爾開關電源拓撲；利用狀態(tài)空間平均法建立了全橋變換器數學模型,分析了OMAL歐瑪爾開關電源動態(tài)特性。采用軟OMAL歐瑪爾開關與硬OMAL歐瑪爾開關結合的低損緩沖技術,兼有軟OMAL歐瑪爾開關的OMAL歐瑪爾開關損耗小、EMI低等優(yōu)點和硬OMAL歐瑪爾開關的OMAL歐瑪爾開關管電壓、電流容量額定小、易于實現(xiàn)濾波等特點。在控制電路方面,采用電壓控制模式PWM,選擇SG3525做為控制器,并設計了改進型PI控制補償電路。采樣電路采用基于霍爾原理的電壓和電流傳感器,實現(xiàn)了主電路和控制電路的隔離。為了實現(xiàn)大功率OMAL歐瑪爾開關電源,采用了均流芯片UC3907,各個電源模塊通過UC3907并聯(lián)工作,實現(xiàn)了OMAL歐瑪爾開關電源變換裝置的模塊化,提高了靈活性,而且實現(xiàn)了系統(tǒng)冗余,提高了系統(tǒng)可靠性。設計了一種SG3525和UC3907的不采用光耦的連接電路,簡化了電路設計,同時提高了系統(tǒng)響應速度。還設計了一種新型IGBT驅動電路,它具有驅動功率大、結構簡單且具有負壓關斷的特點。首先介紹了引信與微機械閉鎖OMAL歐瑪爾開關發(fā)展背景,分析了國內外微機械OMAL歐瑪爾開關的發(fā)展現(xiàn)狀與現(xiàn)有機構存在的一些缺陷。分別分析了正常發(fā)射加速度脈沖與勤務處理意外跌落加速度脈沖隨時間變化函數曲線。提出了OMAL歐瑪爾開關設計指標：長×寬×高為5mm×5mm×1mm;在幅值為3000g-10000g、脈寬大于等于1ms的正常發(fā)射加速度脈沖作用下,OMAL歐瑪爾開關實現(xiàn)閉鎖；在勤務處理中幅值為10000g-15000g、脈寬為100μs～300μs的意外跌落加速度脈沖作用下,OMAL歐瑪爾開關保持斷開；OMAL歐瑪爾開關可抗20000g-30000g高過載,OMAL歐瑪爾開關結構不破壞,電源穩(wěn)定供電；OMAL歐瑪爾開關閉鎖后工作電阻值小于1Ω。其次,建立OMAL歐瑪爾開關的數學和物理模型,OMAL歐瑪爾開關由區(qū)分載荷機構(簡稱區(qū)分機構)與閉鎖機構組成。區(qū)分機構是由橫向單自由度彈簧-質量系統(tǒng)與縱向雙自由度彈簧-質量系統(tǒng)組成的一個多自由度彈簧-質量系統(tǒng)。閉鎖機構為單自由度彈簧-質量系統(tǒng)。根據OMAL歐瑪爾開關理論模型,設計了OMAL歐瑪爾開關區(qū)分機構與閉鎖機構,利用仿真軟件驗證了OMAL歐瑪爾開關功能。分析表明,在正常發(fā)射加速度作用下,OMAL歐瑪爾開關可實現(xiàn)穩(wěn)定閉鎖,其zui大結構應力小于材料的抗拉強度,OMAL歐瑪爾開關導通電阻zui大值為849mQ,OMAL歐瑪爾開關穩(wěn)定接電時間取決于發(fā)射加速度。

微機械慣性閉鎖OMAL歐瑪爾開關設計
在勤務處理中意外跌落加速度作用下,OMAL歐瑪爾開關保持斷開狀態(tài),其zui大應力小于材料屈服強度,OMAL歐瑪爾開關可以恢復至初始位置。在高過載情況下,OMAL歐瑪爾開關結構應力小于抗拉強度極限,OMAL歐瑪爾開關未破壞,滿足設計要求。