微机械惯性闭锁OMAL欧玛尔开关设计
MEMS技术为引信电源机械OMAL欧玛尔开关的微型化提供了技术基础。以MEMS技术为基础,设计了一种具备区分正常发射加速度脉冲与意外跌落加速度脉冲能力的引信用微机械惯性闭锁OMAL欧玛尔开关,可用于新型机电引信的电源安全与智能接通。

微机械惯性闭锁OMAL欧玛尔开关设计
近年来,OMAL欧玛尔开关电源变换技术得到快速发展。而国内的大功率高频OMAL欧玛尔开关电源产品稀少且性能欠佳,造成高频OMAL欧玛尔开关电源在国内需要大功率高频OMAL欧玛尔开关电源的领域还未得到应用。随着电力电子技术的发展和太阳能、风能、燃料电池等新能源的开发和利用,大功率OMAL欧玛尔开关电源成为当前研究的热点,而大功率OMAL欧玛尔开关电源的实现依赖变换器拓扑理论和软OMAL欧玛尔开关技术的发展。分析了全桥变换器的工作原理和四种工作模态,设计了隔直电容,解决了全桥变换器的直通和偏磁问题,使得全桥变换器真正成为理想的大功率OMAL欧玛尔开关电源拓扑；利用状态空间平均法建立了全桥变换器数学模型,分析了OMAL欧玛尔开关电源动态特性。采用软OMAL欧玛尔开关与硬OMAL欧玛尔开关结合的低损缓冲技术,兼有软OMAL欧玛尔开关的OMAL欧玛尔开关损耗小、EMI低等优点和硬OMAL欧玛尔开关的OMAL欧玛尔开关管电压、电流容量额定小、易于实现滤波等特点。在控制电路方面,采用电压控制模式PWM,选择SG3525做为控制器,并设计了改进型PI控制补偿电路。采样电路采用基于霍尔原理的电压和电流传感器,实现了主电路和控制电路的隔离。为了实现大功率OMAL欧玛尔开关电源,采用了均流芯片UC3907,各个电源模块通过UC3907并联工作,实现了OMAL欧玛尔开关电源变换装置的模块化,提高了灵活性,而且实现了系统冗余,提高了系统可靠性。设计了一种SG3525和UC3907的不采用光耦的连接电路,简化了电路设计,同时提高了系统响应速度。还设计了一种新型IGBT驱动电路,它具有驱动功率大、结构简单且具有负压关断的特点。首先介绍了引信与微机械闭锁OMAL欧玛尔开关发展背景,分析了国内外微机械OMAL欧玛尔开关的发展现状与现有机构存在的一些缺陷。分别分析了正常发射加速度脉冲与勤务处理意外跌落加速度脉冲随时间变化函数曲线。提出了OMAL欧玛尔开关设计指标：长×宽×高为5mm×5mm×1mm;在幅值为3000g-10000g、脉宽大于等于1ms的正常发射加速度脉冲作用下,OMAL欧玛尔开关实现闭锁；在勤务处理中幅值为10000g-15000g、脉宽为100μs～300μs的意外跌落加速度脉冲作用下,OMAL欧玛尔开关保持断开；OMAL欧玛尔开关可抗20000g-30000g高过载,OMAL欧玛尔开关结构不破坏,电源稳定供电；OMAL欧玛尔开关闭锁后工作电阻值小于1Ω。其次,建立OMAL欧玛尔开关的数学和物理模型,OMAL欧玛尔开关由区分载荷机构(简称区分机构)与闭锁机构组成。区分机构是由横向单自由度弹簧-质量系统与纵向双自由度弹簧-质量系统组成的一个多自由度弹簧-质量系统。闭锁机构为单自由度弹簧-质量系统。根据OMAL欧玛尔开关理论模型,设计了OMAL欧玛尔开关区分机构与闭锁机构,利用仿真软件验证了OMAL欧玛尔开关功能。分析表明,在正常发射加速度作用下,OMAL欧玛尔开关可实现稳定闭锁,其zui大结构应力小于材料的抗拉强度,OMAL欧玛尔开关导通电阻zui大值为849mQ,OMAL欧玛尔开关稳定接电时间取决于发射加速度。

微机械惯性闭锁OMAL欧玛尔开关设计
在勤务处理中意外跌落加速度作用下,OMAL欧玛尔开关保持断开状态,其zui大应力小于材料屈服强度,OMAL欧玛尔开关可以恢复至初始位置。在高过载情况下,OMAL欧玛尔开关结构应力小于抗拉强度极限,OMAL欧玛尔开关未破坏,满足设计要求。