автореферат диссертации по электронике, 05.27.05, диссертация на тему:Микроэлектронные преобразователи энергии: теория, проектирование, контроль качества
- доктора технических наук
- Опадчи, Юрий Федорович
- город
- Москва
- год
- 2000
- специальность ВАК РФ
- 05.27.05
Автореферат диссертации по теме "Микроэлектронные преобразователи энергии: теория, проектирование, контроль качества"
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «НПП ПУЛЬСАР»
«МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ: ТЕОРИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА»
Специальность: 05.27.05 — «Интегральные радиоэлектронные устройства»
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Для служебного пользования Экз. №_/-31
ОПАДЧИ Юрий Федорович
На правах рукописи
УДК 621.316.7
Москва 2000
Работа выполнена в «МАТИ» — Российском государственном Технологическом Университете им. К. Э. Циолковского.
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Ю. А. Каменецкий
доктор технических наук, профессор А. Е. Краснопольский
доктор технических наук, профессор Д. И. Панфилов
Ведущее предприятие: НИЦЭВТ, г. Москва
Защита состоится 23 июня 2000 г. в 10 часов 00 мин. на заседании Специализированного Совета Д 142.03.01 при Государственном унитарном предприятии «НПП Пульсар» по адресу: 105187, Москва, Окружной проезд, д. 27, тел. (095) 366 54 29.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «НПП Пульсар».
Автореферат разослан « мая 2000 г.
Ученый секретарь Специализированного Совета ГУП «НПП Пульсар» кандидат технических наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. К микроэлектронным преобразователям энергии (МПЭ) относятся объединенные общими принципами функционирования и изготовленные с привлечением методов полупроводниковой и/или интегрально-гибридной технологий устройства, предназначенные для преобразования и перераспределения энергии [1 *]. Это источники вторичного электропитания, полупроводниковые автоматы защиты и коммутации сетей, устройства управления исполнительными элементами. Общим для всех этих устройств является преобразование энергии, базирующееся на взаимодействие полупроводниковых и реактивных элементов и сопровождаемое выделением значительного количества тепла, что препятствует их миниатюризации и ведет к увеличению массы и объема, снижению надежности и достигаемой функциональной сложности, а так же увеличению стоимости электронной аппаратуры. Известно, что при заданных условиях эксплуатации минимальные размеры устройства достигаются в случае, если объем его конструкции имеет поверхность, достаточную для отвода выделяющегося в процессе работы тепла. Устройства, отвечающие этим требованиям, принято считать оптимальными по критерию объем-тепло[2*]. Такая оптимальность достижима только при компромиссе между конструкторско-технологическими и схемотехническими методами решения поставленной задачи.
Вне зависимости от оптимальности по критерию объем-тепло МПЭ должны обеспечивать требуемые качественные показатели выходных параметров, определяющие возможность их использования в заданных условиях эксплуатации. К ним, в первую очередь, относятся статическая и динамическая точность поддержания выходных параметров, их температурная и временная стабильность, уровень пульсации, входное и выходное сопротивления и т.д. Все они, совместно с массо-объемными и экономическими показателями определяют качество МПЭ, под которым, согласно международному стандарту ISO 8420, понимается совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и
предполагаемые потребности.
Качество, согласно теории Всеобщего Управления Качеством [3*], является параметром продукта, которым необходимо управлять. Такое управление должно базироваться на научно обоснованной теории, охватывающей все этапы жизненного цикла изделия. При этом основной акцент необходимо делать на начальные этапы, то есть проектирование и контроль соответствия реальных параметров эталону, так как согласно правилу десятикратных затрат [3*], исправление ошибок на каждом последующем этапе жизненного цикла изделия на порядок увеличивает расходы на его изготовление. Реализация данной концепции применительно к МПЭ настоятельно требует разработки сквозного теории проектирования, как самого изделия, так и процесса его изготовления, включая методы проведения контроля параметров непосредственно в процессе производства.
Несмотря на значительное количество публикаций, посвященных МПЭ, до настоящего времени нет законченной теории их проектирования. Большинство известных работ посвящено разработке новых принципов построения и функционирования силовых структур [4*,5*,6*], их оптимизации по энергетическим и массо-объемным характеристикам [1*,2*]. При этом практически полностью отсутствуют работы, посвященные обеспечению в устройствах, оптимизированных по критерию объем-тепло, заданных выходных параметров. Объясняется это сложностью данного класса устройств, относящихся к сугубо нелинейным, импульсным системам, силовая часть которых может быть как стационарной, так и нестационарной или периодически нестационарной, и использующим сложные законы регулирования (импульсную модуляцию второго рода - ИМ-2) [7*]. Применяемые в настоящее время при проектировании квазинепрерывные методы [8*] не позволяют в оптимизированных по критерию объем-тепло МПЭ получить высокое качество выходных параметров. Нерешенность вопросов анализа и синтеза не позволяет завершить процесс разработки МПЭ на стадии проектирования и ставит его результаты в зависимость от опыта разработчика, превращая в итерационный процесс, что приводит к многочисленным
доработкам по результатам испытаний, затягиванию сроков выпуска и удорожанию готовых изделий.
Не решенными являются и вопросы оптимизации контроля параметров изделий в процессе производства. Углубление контроля позволяет выявить брак на ранних этапах, но увеличивает сроки и удорожает производство. Отсутствие контроля приводит к изготовлению заведомо бракованных изделий, что также увеличивает конечную стоимость продукции. Следовательно, оптимизация контроля требует нахождения обоснованного компромисса между количеством собираемой информации и достоверностью отображаемого с ее помощью реального качества изделия.
Таким образом, разработка теории оптимизированных по критерию объем-тепло МПЭ, позволяющей обеспечить заданные качественные показатели этих устройств на ранних стадиях жизненного цикла, а именно на этапах проектирования и производства, сделает возможной разработку нового поколения устройств данного класса, что позволит решить важную практическую задачу и внести существенный вклад в научно-технический прогресс. Поэтому тема диссертации представляется важной и актуальной.
Целью исследования является разработка основ теории, направленной на обеспечение требуемых качественных показателей МПЭ с ИМ-2, оптимизированных по критерию объем-тепло, на этапах его проектирования и производства и разработка на ее основе устройств преобразования энергии с повышенными массо-объемными показателями а также систем контроля качества изделий непосредственно в процессе производства.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо решить следующие конкретные задачи.
1. Создать теорию проектирования МПЭ с ИМ-2 по заданным показателям качества выходных параметров, базирующуюся на компромиссе между схемотехническими и конструкторско-технологическими методами реализации поставленной задачи, для чего необходимо:
• разработать математические модели основных типов МПЭ с ИМ-2, описывающие их динамические параметры с учетом характерных
нелинейностей, присущих используемым методам регулирования выходных параметров;
• исследовать связи, существующие между предельно достижимыми для различных структур МПЭ с ИМ-2 качественными характеристиками и параметрами их силовой части, в общем случае минимизированной по критерию объем-тепло, для чего разработать условия устойчивости устройств данного класса в случаях как стационарной, так и периодически нестационарной структуры неизменяемой части (НЧ) произвольного порядка;
• сформулировать принципы структурного и параметрического синтеза МПЭ с ИМ-2 как многоконтурных систем регулирования, ориентированных на получение требуемого качества выходных параметров устройства, для чего разработать методы учета нелинейностей, присущих применяемым в них методам регулирования.
2. Разработать принципы организации оптимального оперативного контроля параметров в процессе производства, базирующиеся на компромиссе между количеством собираемой информации и достоверностью отражения с ее помощь текущего качества изделия, ориентированные на постоянное отслеживание требований потребителя на всех этапах производства.
3. На основе предложенной теории проектирования и контроля разработать и внедрить оптимальные, с точки зрения заказчика, устройства МПЭ с ИМ-2, характеризующиеся повышенными массо-объемными показателями и высоким качеством выходных параметров.
4. На основе предложенных принципов разработать и внедрить автоматизированную систему контроля параметров изделий непосредственно в процессе их производства.
Научная повита. В диссертационной работе были получены следующие
новые научные результаты.
1. Разработана новая обобщенная структурная схема типовых МПЭ с ИМ-2 и на ее основе предложена универсальная математическая модель,
позволяющая, в отличие от известных, унифицировать подход к описанию и исследованию динамических свойств устройств как со стационарной, так и с периодически нестационарной структурой НЧ.
2. Решена задача определения областей устойчивости установившегося режима работы МПЭ с ИМ-2 для случаев как стационарной, так и периодически нестационарной структуры силовой части, а для устройств со стационарной структурой - также задача обеспечения устойчивости "в целом", что позволило впервые исследовать зависимости областей устойчивой работы типовых устройств от их параметров.
3. Решена задача учета и количественной оценки нелинейностей, свойственных типовым методам регулирования выходного параметра в установившихся и переходных режимах работы устройств МПЭ с ИМ-2.
4. Предложен метод структурного и параметрического синтеза устройств данного класса как многоконтурных систем регулирования, для чего решена задача разграничения параметров качества МПЭ с ИМ-2 на группы с точки зрения общности методов их технической реализации.
5. Сформулированы принципы выделения групп контролируемых в процессе производства электронных средств параметров для проведения постоянного, оперативного и выборочного статистического контроля качества изделий и разработаны методы автоматизации процессов их сбора, хранения и обработки.
К практической значимости проведенного исследования следует отнести следующее.
1. Решена задача структурного и параметрического синтеза МПЭ с ИМ-2, оптимизированных по критерию объем-тепло по заданным показателям качества, для чего выявлены функциональные зависимости предельных качественных показателей основных типов устройств данного класса от параметров их НЧ, а также различных типов цепей как последовательной, так и параллельной коррекции, что позволило сформулировать принципы их проектирования как многоконтурных систем регулирования.
2. Разработан принцип двухуровневого контроля электрических характеристик
интегральных схем, основанный на разбиении всех измеряемых при текущем и выходном тестировании параметров на две самостоятельные группы. Первая группа параметров предназначена для постоянного, а вторая для выборочного статистического контроля, причем сбор статистической информации проводится только в случае, если по результатам измерения параметров первой группы установлено недопустимое отклонение качества изделий от эталона. Это позволило путем сокращения объема постоянно выполняемых измерений как минимизировать время контроля, так и получить достоверную информацию о качестве выпускаемых изделий.
3. Разработаны и внедрены в производство унифицированные интегрально-гибридные источники вторичного электропитания с выходной мощностью 1, 3, 5 и 30 Вт, работающие от сети постоянного тока с напряжением 22...34 В и обеспечивающие получение выходных напряжений 5, 6, 9, 12,15, 24 и 27 В при удельной мощности от 74 до 167 Вт/дм3, а также многоканальные интегрально-гибридные источники, работающие от сети постоянного тока с напряжением 20...30 В, суммарной выходной мощностью 65 Вт и удельной мощностью 175 Вт/дм3. Все устройства оптимизированы по критерию объем-тепло и обеспечивают высокое качество выходных параметров. На их основе разработан ряд систем энергоснабжения навигационных комплексов летательного аппарата (системы И-21, И-42 и Л-41).
4. Разработана и внедрена микропроцессорная информационно-измерительная система двухуровневого контроля электрических параметров интегральных схем в процессе их производства, обеспечивающая как постоянный, оперативный, так и выборочный статистический контроль, обработку, наглядное представление и долговременное хранение, информации, а также выполняющая функции учета наработки отдельных измерительных установок с целью систематизации их регламентного технического обслуживания.
На защиту автором выносятся следующие новые результаты и научные положения.
1. Новые математические модели МПЭ с ИМ-2 как со стационарной, так и с
периодически нестационарной структурой НЧ, позволившие унифицировать как описание, так и исследование качественных показателей устройств данного класса.
2. Условия устойчивости установившегося режима работы, полученные для МПЭ с ИМ-2 как со стационарной, так и с периодически нестационарной НЧ произвольного порядка, а также условия устойчивости "в целом" для структур со стационарной НЧ и выявленные на их основе зависимости предельных качественных показателей основных типов МПЭ с ИМ-2 от характеристик НЧ и рекомендации по практическому применению этих устройств в различных условиях эксплуатации.
3. Метод структурного и параметрического синтеза устройств МПЭ с ИМ-2 как многоконтурных систем, базирующийся на принципе разбиения их показателей качества на группы с точки зрения общности методов технической реализации и методах определения их статических и динамических характеристик, основанных на предложенных принципах качественной и количественной оценки типовых нелинейностей, обусловленных используемым в устройствах данного класса способом регулирования выходного параметра.
4. Новые принципы построения и автоматизированная система двухуровневого контроля электрических параметров интегральных схем непосредственно в процессе производства с выделением групп параметров для оперативного и углубленного исследования свойств выпускаемых изделий, а так же методика его проведения.
5. Ряд унифицированных, оптимизированных по критерию объем-тепло и внедренных в производство интегрально-гибридных источников вторичного электропитания, предназначенных для систем электроснабжения комплексов аппаратуры летательного аппарата.
Апробация результатов работы. Материалы, составляющие основу диссертации, обсуждались на следующих конференциях: • научно-техническая конференция "Повышение эффективности устройств
преобразовательной техники" Киев 1972 г.;
• 2-я научно—техническая конференция "Чистота и микроклимат - 88" Зеленоград 1988 г.;
• межотраслевая научно-техническая конференция "Применение микропроцессорных систем в управлении производством изделий электронной техники" Москва 1988 г.;
• международный симпозиум 1ЫОР - 89. Минск. 1989 г.;
• 3-я международная конференция "Электромеханика и электротехнологии" МКЭЭ-98, Россия, Клязьма, 1998
Публикации. Материалы и результаты диссертации нашли отражение в следующих публикациях: 2 монографиях, 2 учебниках, 38 статьях и тезисах докладов, 20 авторских свидетельствах и 3 отчетах по НИР. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит их введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении приведен обзор проблем, связанных с разработкой МПЭ, и на основе анализа типовых структур устройств данного класса выявлены основные технические решения, применяемые в настоящее время для целей преобразования и перераспределения энергии, обоснована актуальность темы диссертации, указаны цель и задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, а также научная новизна и практическая значимость полученных результатов.
Глава 1 посвящена разработке математических моделей МПЭ с ИМ-2, позволяющих исследовать показатели качества устройств данного класса с учетом основных нелинейностей, присущих используемым методам обеспечения требуемых значений выходных параметров устройства. С этой целью для математического описания предложено использовать уравнения описывающие процессы в импульсном модуляторе второго рода и НЧ.
В работе исследуется импульсный модулятор, выполненный на основе порогового элемента, на входе которого сигнал ошибки, полученный как разность напряжения, пропорционального выходному параметру устройства, и некоторого эталонного напряжения, сравнивается с периодическим
тпряжением Г(1>, обычно треугольной формы. Показано, что усилительные
свойства такого модулятора сильно зависят от формы сигнала ошибки и предложено для их описания пользоваться относительной величиной сигнала А^) 11т = 6'т/(У• К<х:, где Ь'пых - среднее значение выходного " напряжения, а К0с- коэффициент передачи цепи обратной связи. При этом нелинейность лодулятора учитывать при записи системы уравнений устройства. При таких юпущениях параметры модулированной последовательности выходных шпульсов ИМ-2 (рис.1), описывается системой уравнений вида: Т
<Р = Т,-^[ишх{пТ]-иж] (1)
= Т ~ 2Ц~1[{Т' Г" )и"ых [ПТ + 1 + Т,ивь"1[ПТ] ~ ТЦж 1 (2)
Т^Т-~^[ивьк[»Т)-и„ш[пТ + ^] (3)
Как следует из приведенных уравнений, ИМ-2 рассматриваемого типа зсуществляет, в общем случае, комбинированную модуляцию (КИМ-2) при «менении как ширины, так периода повторения импульсов. Если длительность >дного из интервалов сигнала ОД приравнять нулю (сигнал с Т|=0 далее газывается сигнал несимметричной формы-1 - нф-1, а сигнал у которого Т1=Т тсимметричной формы-2- нф-2), то система уравнений (1)...(3) упрощается и ■юдулятор осуществляет изменение только ширины импульсов (ШИМ-2).
Анализ типовых МПЭ с ИМ-2, проведенный во введении, показал, что ;труктура их НЧ может быть как стационарной, описывающейся единой для штервалов импульса и паузы модулятора схемой замещения (аналог шпульсного регулятора понижающего типа - ИРН-1), так и нестационарной 1ли периодически нестационарной, схемы замещения которой для интервалов шпульса и паузы модулятора различны (аналоги импульсных регуляторов швертирующего - ИРН-2 и повышающего - ИРН-3 типов). В обоих случаях ее юведение описывается разностными уравнениями, связывающими значения
Рис.1.
вектора состояния в дискретные моменты времени. В качестве переменных вектора состояния можно использовать либо физические состояния НЧ, либо состояния, полученные методом разложения исходных передаточных функций на элементарные дроби. Первый метод удобен для устройств с периодически нестационарной НЧ, второй - для стационарных НЧ. В главе получены системы разностных уравнений, описывающие поведение базовых типов НЧ, используемых в МПЭ с ИМ-2. Общий вид этих уравнений имеет вид: ивых „[пт + Г] = РПииш, ,,{пТ] + Р12а/,.,,[«Г] + РПа V,х
1,.и.{пТ + Т\ =Г12пишХ1,1пТ]+РГ2п1и,[пТ] + РПпим' (4)
где: Р12у - коэффициенты, характеризующие свойства конкретных НЧ;
И))ых и - соответственно выходное напряжение и ток индуктивности НЧ. В общем случае в МПЭ с ИМ-2 можно использовать как последовательные, так и параллельные цепи коррекции. В этом случае структурная схема МПЭ с ИМ-2 соответствует рис.2 и кроме непосредственно
НЧ включает цепи параллельной \У|(р) и последовательной \Уг(р) коррекции.
и® У Если структура НЧ стационарна, то ее суммарная передаточная функция
Рис.2. имеет вид; (р) = П'нч (Р)Мг (р) + 1У1 (Р) •
В главе с использованием метода разложения на элементарные
множители для этого случая записана система разностных уравнений вида:
ХИу\пТ + гЛ = ехр- рд; • Хи Д«г]+и„ ехрруТу ■ [I -ехр- р„/Л (5)
Р,
*/шгИ=5ХИ (6)
Данная система описывает поведение МПЭ в случае, если начало отсчета для выходных импульсов ИМ-2 совмещено с моментом пТ. В работе получены аналогичные уравнения для случая совмещения начала отсчета импульсов ИМ-2 с окончанием импульса модулятора.
Если структура НЧ нестационарна или периодически нестационарна, то запись уравнений, соответствующих схеме рис.2 затрудняется, так как на входе
звена последовательной коррекции действует выходное напряжение НЧ, форма которого отлична от формы сигнала ИМ-2. Нестандартная форма сигнала может действовать и на входе звена параллельной коррекции, если ее входной сигнал не повторяет форму выходного напряжения модулятора, а, например, пропорционален состоянию одного из элементов НЧ. В главе для типовых НЧ с периодически нестационарной структурой получены системы разностных уравнений, соответствующих схеме рис.2. При этом полагалось, что входной сигнал ИМ-2:
и„. г[яГ + /] = и ж, [пТ + (]+■ ик 2 [пГ + 0, (7)
причем 0<е <Т. Сигнала цепи последовательной коррекции равен:
и, V ос и\"т + П = и, у ос „ [пТ] ехр р,,Т н- V„ [пТ]
Ру +УгС
ехрруТ-ехА ру1п
+• Су ехр| - Ке
5 ■ ехр „
(х-<?,)(*
+с(Ы*П+й&.) уКег--; (8)
и,„.И[ПТ + Т]^иу1Х,111"Т + Т}-, (9)
V
где: ишх ,,[пТ] и и1У()С11[пТ]- значения выходного напряжения НЧ и у-ая составляющая напряжения в момент времени пТ; V - порядок \ViCp); Су и ру -коэффициенты разложения и полюса и^р); тс - постоянная времени НЧ.
Приведенная система уравнений соответствует нестационарной НЧ типа ИРН-2. Если сигнал на входе ^^(р) повторяет форму выходного сигнала ИМ-2, то и20СИ[пТ + Т] определяется уравнениями (5), (6). В главе также приведены выражения, аналогичные (8), (9) для случая входного сигнала ^^(р), пропорционального состояниям элементов НЧ, а так же уравнения для случая нестационарной НЧ типа ИРН-3.
Полученные уравнения, описывающие поведение МПЭ с последовательно-параллельными цепями коррекции совместно с уравнениями ИМ-2 образуют нелинейную математическую модель, характеризующую качественные показатели устройств данного класса с учетом характерных для
принятого метода преобразования энергии нелинейностей. Поэтому структурную схему рис.2, соответствующую полученным нелинейным моделям, следует рассматривать как обобщенную структурную схему МПЭ.
Общий вид матричных уравнений, учитывающих выражения (1)..(4) и составляющих исходные нелинейные модели МПЭ с ИМ-2 имеет вид:
Х[пТ + Г„ ] = Л(1„Т„ )Х[пТ] + UBX F(t„ Г); (10)
(П)
T^V2{t„Jr,x["T\) (12)
Для устройств со стационарной структурой НЧ в главе так же получена исходная нелинейная модель, записанная с использованием суммарных уравнения и метода разложения WL(p) на элементарные множители. Достоинством этой модели является возможность описания свойств МПЭ произвольного порядка при любых формах сигнала f(t).
Для исследования устойчивости установившегося режима работы в главе на основе полученных нелинейных моделей МПЭ с ИМ-2 синтезированы эквивалентные им линейные модели, которые описывают поведение некоторых амплитудно-импульсных систем, свойства которых в окрестности стационарного режима работы эквивалентны свойствам исходных нелинейных ШИМ-2 устройств. Такой подход позволил получить импульсные передаточные функции и с их использованием проблему выявления связей качественных показателей ШИМ систем с параметрами НЧ, решить применяя аппарат исследования линейных импульсных систем [9*].
Общий подход к получению линейных модели состоит в замене системы уравнений (10).. .(12) линейным разностным уравнением вида: гЩпТ + Ту] = Z - ЛХ[гсГ],
где: Z =
ах^пт+тл ex,[nT + Tj
дХ,[пТ] дХ2[пТ]
I • • • • •
dX,[nT + Tv] дХп[пТ + Т„]
дхх\пт] ахг[пТ]
дХ, ¡nT + TJ
дХ„{пТ] • • •
агдиг+г,]
8Х„[пТ]
(13)
(14)
Производные матрицы Z находятся дифференцированием системы
уравнений (10) с учетом производных /„ и Тг по состояниям XI, полученных дифференцированием (11), (12) как неявных функций исходных переменных.
С использованием описанной методики в главе получены импульсные передаточные функции основных типов МПЭ с ИМ-2 для различных форм сигналов ОД. Так для МПЭ со стационарной структурой НЧ произвольного порядка, используя модифицированное 2-нреобразование, импульсную передаточную функцию разомкнутого контура регулирования устройства можно записать непосредственно через передаточную функцию \\\(р) в виде:
Ягм(г) = Кшш (15) гпе. к___!___• V *(2 к ,+с,а<рргт,.
где. л 1ШШ - , »я п.,>
ивх
(7,„ (г) = Т[№ * „,, (г,0) - У?т * (оо,0)]; К, =(„/Т - коэффициент заполнения ИМ-2.
Первый член уравнения (15) характеризует усилительные свойства ИМ-2 (Кщим), а второй член - частотные свойства НЧ (И7,,,, (г)).
Импульсная передаточная функция (15) получена для возмущений, приложенных к входу ИМ-2. Часто возмущения к МПЭ прикладываются со стороны напряжения питания. При этом частота этих возмущений обычно много ниже частоты работы ИМ-2. Для этого случая импульсная передаточная функция МПЭ получена с использованием метода усреднения возмущения, приложенного к МПЭ на периоде работы модулятора.
С использованием вышесказанного, в главе так же получены импульсные передаточные функции устройств с периодически нестационарными НЧ. Нестационарность НЧ приводит к значительному усложнению выражений для Кшт, и И7,,,,*». Так импульсная передаточная функция МПЭ с НЧ типа ИРН-2 в случае ШИМ-2 при совмещении тактовых моментов пТ с началом импульса модулятора и возмущении по его входному сигналу, имеет вид:
У ВХ \ Т Т Г ) /
— Ч'-П
Г(1-Л-7)2_Ар_
" - Г„...../„. Г) (, г.
Т | + ехр(--И-) + — + ехр (р, + рг „ Ар { г г ] V г
Ч» = ЩпТ\ ехр(-Ц(Г" + —) + /[«Г]0 — + - П (18)
г г г ¿С
= (щяГур, + р2 41)ехр(-^) + + ^1ехр{(р1 + } [ т т С ¿С }
В главе получены импульсные передаточные функции всех основных видов МПЭ при возмущениях как со стороны входного сигнала ИМ-2 так и напряжения питания, а так же передаточные функции для случая применения последовательно-параллельных цепей коррекции как по выходному сигналу ИМ-2, так и по состояниям НЧ устройства. В последнем случае, с учетом выражения (7), в главе выведено обобщенное выражение для определения коэффициента усиления модулятора в виде:
,Т{\-К3)г ,
(19)
где: и *а:1 (0 = + и *,„с <0 + и*г (/);
и*,.ос (0 = Соа'т(0 + Х(/их л (0)Рг ехрр^+^даХО- ехрр„<;
У V
и*гос (0 = Пит(°)+ £(0)ехр/7,( + г г г
+ у»™ (0)£ —| /V ехР Ре' + - ехр(- |
г г)
Полученные выражения позволяют рассматривать рис.2 в качестве обобщенной структурной схемы линейного импульсного устройства, свойства которого в окрестности установившегося режима аналогичны свойствам исходной системы с ИМ-2. Однако в этом случае под НЧ необходимо понимать импульсную передаточную функцию 0У„ч(г)), а модулятор заменить усилительным звеном с коэффициентом передачи, определенным, в зависимости от структуры НЧ, выражениями (17) или (19).
Результатом исследований, проведенных в главе 1, стала разработка обобщенной структурной схемы МПЭ с ИМ-2 и получение на ее основе, как
исходных нелинейных математических моделей, так и линейных математических моделей амплитудно-импульсных систем, свойства которых в окрестности установившегося режима работы эквивалентны свойствам исходных систем с импульсными модуляторами второго рода.
Во второй главе работы исследуются связи, существующие между параметрами НЧ и областями устойчивости установившегося режима работы МПЭ, выполненных на их основе. Исследования проведены с привлечением полученных в первой главе работы линейных импульсных моделей устройств.
Выполнение указанных исследований требует определения параметров, обобщающих характеристики НЧ различных типов. Общим для всех НЧ МПЭ, вне зависимости от структуры, является вид их частотной характеристики, которая может быть представлена некоторым эквивалентным фильтром низкой частоты. Поэтому, в качестве обобщенных показателей НЧ, в работе предлагается использовать параметры, ставящие в соответствие вид эквивалентной частотной характеристики НЧ и свойства ИМ-2. К ним отнесены относительная частота коммутации ИМ-2 (К\у) и затухание фильтра определяемые как:
Х№ =2¥кОМ.1М-2ТФ £ = ^£ф/Сф/2Ин (20)
где: /кои 2 " частота сигнала Г(0 ИМ-2; тф - постоянная времени эквивалентного фильтра низкой частоты; Сф - элементы эквивалентного фильтра второго порядка; Кц - эквивалентное сопротивление нагрузки.
Диапазон допустимых значений параметров Клу и Е, определялся с учетом минимизации функций, формируемых в МПЭ за счет параметров НЧ, что необходимо для расширения области возможных решений при его оптимизации по критерию объем-тепло. Это обеспечение заданного уровня пульсации выходного параметра на частоте Щ) и безразрывного режима работы Ьф. Показано, что при этих ограничениях значения параметров и Е, должны удовлетворять условиям:
для стационарных НЧ К\¥ > 10.. .20 с, < 1.0;
для периодически нестационарных НЧ К\у>20, 0.5 >£> 0.01.
Под устойчивостью МПЭ с ИМ-2 понимается работа устройства с частотой переключения, равной частоте сигнала f(t). Для этого переключения должны быть не только устойчивыми. В первую очередь они должны существовать, что, согласно [10*], требует выполнения трех условий: условий существования надлежащих переключений, условия надлежащих направлений переключения и условия отсутствия дополнительных переключений. В главе, применительно к МПЭ, сформулированы эти условия и с их помощью получены граничные значения относительной амплитуды сигнала f(t) (Um, ущ), определяющую ее минимальное значение для основных типов НЧ и сигналов f(t). Результаты исследования показали, что при уменьшении значения Kw, особенно в случае стационарной НЧ первого порядка, минимально возможная величина Umcvm растет. При этом в зависимости от сочетания параметров НЧ определяющими являются либо условия существования надлежащих моментов, либо условия отсутствия дополнительных переключений. В главе показано, что уменьшить граничные значения Umcm из условия надлежащих моментов переключения можно введением в реле ИМ-2 гистерезиса, а полностью устранить ограничения из условия отсутствия дополнительных переключений
"»Y-, г введением в ИМ-2 фиксатора его выходного
сигнала до конца периода ОД, например, как показано на рис.3, введением асинхронного Рис.3 НБ-триггера. В работе получены условия для
определения необходимого гистерезиса реле ИМ-2 из условия получения требуемого значения итСУШ.
Построение ИМ-2 по схеме рис.3 позволяет унифицировать схему модулятора, что способствует ее выполнению в виде интегральной схемы.
Исследование устойчивости установившегося режима в работе для исходных схем МПЭ проводилось с помощью обобщения критерия Рауса-Гурвица на случай разностных уравнений. [11*]. Для устройств с последовательно-параллельными цепями коррекции использовался частотный критерий устойчивости [7*,9*].
В главе, на основе системы уравнений (13) получено обобщенное выражение для определения граничных значений амплитуды сигнала f(t) (Umsp) и с его помощью записаны аналитические зависимости, связывающие параметры НЧ основных типов МПЭ с предельными характеристиками ИМ-2. Анализ полученных выражений позволил сделать следующие выводы.
• Для МПЭ со стационарной структурой НЧ величина Um^p не зависит от затухания Е, при любых формах сигнала f(t).
• При использовании в МПЭ стационарной НЧ первого порядка и сигналов f(t) различных несимметричных форм существуют области изменения Кз в
которых ограничения на величину С/т.гр отсутствуют. Сказанное подтверждается приведенными на рис.4.а.б. зависимости 1/т.гр от режима работы ИМ-2 для различных форм сигнала f(t) из которых
К.
•25
к»»; ST'
DO i
О а О J5 о J O.ej 0,8
а)
б)
Рис.4.
следует, что в некоторой области изменения Кз 1/т.гр <0. Расчеты для сигнала f(t) симметричной формы (Т1=Т/2 - сигнал сф) показали, что в этом случае ограничения на величину Ит.гр отсутствуют во всем диапазоне Кз. При использовании в МПЭ стационарной НЧ второго порядка области устойчивой работы так же зависят от формы сигнала f(t). Так для сигнала f(t) симметричной формы существует две зоны устойчивой работы, определяемые условиями ит.сущ ( Um < ит.гр2; и 1/т.гр, ( Um ( да. (рис.5), то есть устройство является условно устойчивым. Для f(t) несимметричных форм Umsp { Um ( со. и, следовательно, существует только одна зона устойчивой работы. Анализ результатов показал, что для любых форм f(t) отличия максимальных значений Umzp не значительны. На рис 6 проведены относительные отклонения Um-гр (8%), найденных для f(t) нф-1 от значений для нф-2 (рис.б.а.) и значений для f(t) сф от значений для нф-1 (рис.6.6). 8% для сф и нф-1 имеет противоположный рис.6.6. знак. С увеличением Kw
Um
1*10 ■ l-l<f 14«"' 1-10"' l'ltf
значения итгр и 5% уменьшаются при этом в диапазоне 0.3 < Кз < 1.0 ит.гр изменяется не более чем в два раза. Последнее важно, так как, реально
5
\ Lw=2 i ¡^ 0.5
Тм г]
и tl тр уст
'Um l-plcj ад
Vr i гр2
О 0.3 О* 0.6 0 8
.100 0.75
■ISO 10
Рис.5 Рис.6
это наиболее часто используемый диапазон работы МПЭ данного типа. • При использовании в МПЭ периодически нестационарных НЧ форма f(t) так же влияет на область устойчивости установившегося режима работы устройства. Причем это влияние одинаково как в схемах с НЧ типа ИРН-2 и ИРН-3. Изменение Kw и £, мало влияет на величину ит.гр. Наибольшее влияние на нее оказывает изменение Кз, причем его увеличение ведет к увеличению Umsp. Однако, вне зависимости от формы f(t) и комбинации параметров НЧ, величина Ит.гр ИМ-2 соизмерима с единицей. Вследствие этого в данных схемах без дополнительных цепей коррекции не может быть получено высокое качество выходных параметров устройства.
В главе для МПЭ со стационарной НЧ произвольного порядка на основе частотного критерия, общая теория которых изложена в [7*, 12*], получены условия устойчивости "в целом". Применение этих условий к устройству со стационарной НЧ второго порядки показало, что получаемые при этом значения Х]т.гр, во-первых, зависят от затухания и, во-вторых, их абсолютные значения на несколько порядков больше значений, полученных из условия устойчивости установившегося режима работы. Последнее объясняется достаточностью исходных критериев. Реальная граница устойчивости лежит между найденными значениями ит.гр.
Исследования проведенные в главе 2 показали, что достаточно широкой областью устойчивости установившегося режима работы обладают только
МПЭ со стационарной НЧ первого и второго порядка. Эта область расширяется с увеличением относительной частоты переключения Клу, что соответствует увеличению массы и объема реактивных элементов устройства. В устройствах с периодически нестационарной НЧ при всех значениях параметров устройства область устойчивости установившегося режима работы достаточно узка (значения Ь'тгр соизмеримы с единицей), причем она мало зависит от собственных параметров НЧ.
В третьей главе исследуются предельные качественные показатели основных типов МПЭ с ИМ-2 и способы их улучшения путем введения как последовательных, так и параллельных цепей коррекции различной конфигурации. На основе выполненного исследования предлагается разделить параметры качества на группы по принципу схожести методов их технической реализации и синтезировать структуру МПЭ как многоконтурную систему регулирования, в которой число контуров равно количеству выделенных групп, причем каждый контур отвечает за получение заданных количественных показателей параметров, принадлежащих соответствующим группам.
Для выяснения тесноты связей, существующих между основными параметрами качества МПЭ и методами их реализации, в главе, на основе положений теории Всеобщего Управления Качеством [3*], составлена матрица связей. Анализ этой матрицы позволил выяснить, что получение требуемых показателей устройства в большинстве случаев возможно либо при увеличении его массы и объема, либо при использовании цепей коррекции. Выше отмечалось, что для расширения области допустимых решений при оптимизации силовой части устройства по критерию объем-тепло, необходимо уменьшать количество характеристик,'реализуемых в МПЭ с использованием элементов НЧ. Поэтому для обеспечения требуемых качественных показателей выходных параметров МПЭ необходимо исследовать пути их улучшения, основанные на направленном синтезе управляющих цепей устройства при заданных ограничениях на параметры НЧ, полученных из условия оптимизации устройства по критерию объем-тепло.
Анализ матрицы связей позволил выделить три основные группы
показателей, характеризующих качество выходных параметров МПЭ. Это группы характеризующие статическую точность и степень подавления возмущений, воздействующих на устройство со стороны входного напряжения и нагрузки. Такой выбор был продиктован тем, что именно эти параметры наиболее часто накладывают дополнительные ограничения на элементы НЧ, препятствуя уменьшению массы и объема МПЭ. В главе показано, что вопросы обеспечения качественных показателей в группах этих параметров могут рассматриваться независимо друг от друга, если устройство рассматривать как многоконтурную систему. Этот случай соответствует приведенной на рис.2 структурной схеме МПЭ, причем число цепей обратной связи и места их включения определяются количеством выделенных групп параметров.
Для оценки статической точности поддержания выходного параметра МПЭ в главе на основе уравнений ИМ-2 (1)...(3) было получено обобщенное выражение для определения коэффициента стабилизации устройства:
^ . .щу___уУ шх_^и вых __Ц ШХ_ (21)
V* _ 2йтт ^ - (Г - Г,) инш, [кТ +, Д - Г ишх М0
Входящие в выражение (21) производные определяются по исходным нелинейных моделей соответствующих типов МПЭ.
Типовое возмущение со стороны входного напряжения для МПЭ определяется наличием в этом напряжении почти гармонической, низкочастотной составляющей. Исследование реакции на такое возмущение в главе выполнено с помощью полученных в главе 1 передаточных функций вида (16). При этом определялся коэффициент сглаживания устройства в виде:
Ксгл{1= (22)
И./«)! ;
где: |(У(Уй>)| - модуль передаточной функции (16) на заданной частоте.
Расчеты выполненные с использованием (21) для МПЭ со стационарной НЧ первого порядка при С/т = От.гр показали, что в областях, где отсутствуют ограничения на амплитуду ДО из условия устойчивости, значение Кст
Ка- -120 \ 1(1) нф-2
\
Ку» • 60 \ ч
К* -30 х
~Kw.1t)
I • ~Т г—
0] 04 0« 08
1(1) иф-1
¡ж ■1К.—
— _ Цт
0 0 И 0 3 0 75
а)
б)
снижается (рис.7). При расчете Ксг полагалось, что если 1!т.гр< 0, то 11т — О.На рис.8.а приведены, полученные в силу выражения (21), значения Кст для МПЭ со стационарной НЧ второго Рис.7 порядка. Там же показаны значения,
найденные по известным выражения. Из них следует, что не учет нелинейности 5 кшим % ИМ-2 ведет к значительной ошибке
при определении Кст,- На рис.8.6 приведена относительная погрешность определения Кст по известным и предложенному выражениям. Общим рис.8 для полученных результатов является
увеличение статической точности МПЭ при уменьшении величины ит.гр.
Исследования, проведенные для МПЭ со стационарной структурой НЧ первого и второго порядков, показали, что величина КСгл этих устройств вплоть до максимальной для импульсных систем частоты „,,^/2 остается постоянной и численно равна значению Кст-
Общей закономерность, вытекающей из выполненных исследований, является увеличение КСт при уменьшении ит.гр. Из следует, что в МПЭ со стационарной структурой НЧ, без использования дополнительной коррекции улучшение Кст и Ксгл однозначно связано с увеличением их массы и объема.
Аналогичные исследования, выполненные для МПЭ с периодически нестационарной структурой НЧ показали, что в исходных схемах этих устройств, даже при 11т = ит.гр, принципиально невозможно получение высоких качественных показателей выходных параметров.
Методы улучшения качественных показателей МПЭ путем направленного синтеза управляющей части устройства в работе исследовались с применение полученных в главе 1 импульсных передаточных функций. При этом полагалось, что увеличение статической точности поддержания выходных
параметров обеспечивается введением последовательных цепей коррекции, а увеличение КСгл достигается параллельными цепями коррекции. Обоснована правомерность такого подхода и сформулированы основные принципы выбора соответствующих цепей коррекции.
В главе показано, что увеличения статической точности в МПЭ со стационарной структурой НЧ произвольного порядка достигается введением последовательной цепи коррекции с передаточной функцией вида:
.Т1р + 1
Г[КОг(Р) = Ко
Т2р + \
(23)
причем должно выполняться условие Т2 »Л и Ко» 1. Такое звено, позволяет сколь угодно увеличить значение Кот устройства. В МПЭ с периодически нестационарной структурой Н^ аналогичный эффект достигается введение цепи коррекции с передаточной функцией вида:
(24)
ГЗр + 1
Увеличение значения КСгл достигается выбором звеньев параллельной коррекции, сдвигающих суммарную амплитудно-фазовую характеристику устройства вправо в первый и четвертый квадранты координатной плоскости. На практике, это легко реализуется, если цепь параллельной коррекции имеет передаточную функцию, аналогичную (24). В этом случае, согласно выражению (7), при соответствующем выборе \¥|(р) и \\^2(р) (см. рис.2) свойства МПЭ при увеличении частоты будут полностью определяться параметрами звена параллельной коррекции.
В главе показано, что применение к МПЭ со стационарной структурой
НЧ, данного подхода дает наибольший результат при повышении ее порядка. В качестве примера, на рис.9.а приведена схема устройства с двухзвенным ЬС - фильтром и цепями
аи-хтог- 001 -
-1 гчо"> I-
а)
Рис.9
последовательно-параллельной коррекции, которые соответствуют данным рекомендациям. На рис. 9. б приведены зависимости КСгл от частоты входного возмущения для исходного и скорректированного устройства. Коэффициент стабилизации устройства рис.9.а при коэффициенте передачи операционного усилителя ОА2 Кг =1000 равен 5300. Видно, что использование предложенного технического решения удается значительно улучшить качественные показатели МПЭ (КСгл увеличивается более чем на порядок).
В работе для рассматриваемого случая получены соотношения, позволяющие определить параметры цепей последовательной и параллельной коррекции, обеспечивающие наибольшее увеличения основных качественных показателей выходных параметров устройства.
В работе показано, что если МПЭ использует стационарную НЧ высокого порядка, улучшения качественных показателей выходных параметров можно добиться введением дополнительной обратной связи с выхода первого звена выходного фильтра. Этот сигнал принципиально содержит постоянную составляющую напряжения и, поэтому, для сохранения высоких значений статической точности, необходимо использовать только его переменную составляющую. Проведенные исследования показали, что, в зависимости от соотношения параметров НЧ и цепи коррекции, устройство может приобретать свойства условно устойчивой системы и обладать двумя областями устойчивой работы. Получены условия, связывающие качественные показатели устройства с характеристиками цепи параллельной коррекции. На рис.10, в качестве примера, приведены зависимости КСгл от частоты для исходного устройства с НЧ четвертого порядка, устройства с
Кегл
IV
1 (
. послед-пар сор "7 /
^^-гюслед кор / "
~ исходная / -
" К1-1 Гкор_1
- Кэ-0 5 Тф I I
1 10
Рис.10 последовательной и последовательно-параллельной цепями коррекции. Они свидетельствуют о возможности значительного улучшения качественных показателей МПЭ (увеличение Ксгл превышает два порядка).
В главе показано, что в устройствах с периодически нестационарной НЧ, из-за нелинейности их регулировочных характеристик, применение предложенных методов параллельной коррекции малоэффективно. Найдено,
что лучшие результаты дает введение параллельной связи по сигналам, пропорциональных токам основных элементов НЧ устройства. Такое решение улучшает качество устройств и со стационарной структурой НЧ. Поэтому в работе исследованы свойства МПЭ с дополнительными цепями обратной связи, использующими сигналы, пропорциональные токам реактивных элементов НЧ.
Результаты такого исследования для МПЭ со стационарной структурой показали, что вне зависимости от порядка НЧ выбором параметров звена параллельной коррекции его свойства можно свести к свойствам устройства с НЧ первого порядка. При этом выбором постоянной времени звена параллельной коррекции можно обеспечить получение высоких значений Ксгл
в широком диапазоне входных возмущений.
(
В работе показано, что с точки зрения улучшения качественных показателей МПЭ со стационарной НЧ второго порядка предпочтительней использование параллельной обратной связи по току индуктивности выходного фильтра. В этом случае за счет изменения фазовой частотной характеристики устройства удается обеспечить его работоспособность ближе к границе устойчивости установившегося режима работы, улучшив, тем самым, качественные показатели устройства. На рис. 11.приведены фазовые частотные , ®г№)характеристики МПЭ со стационарной НЧ второго
порядка, полученные при различных коэффициентах передачи цепи параллельной коррекции по току
индуктивности. Из приведенных зависимостей следует,
Г1
-4
1 ш и» 1-ю1 1-1о1 что увеличение коэффициента передачи цепи
Рис.11
параллельной коррекции ведет к подъему характеристики, в районе частоты среза.
В работе показано, что наибольший эффект от ведения подобной коррекции так же получается МПЭ с высоким порядком стационарной НЧ.
С использованием полученных в главе 1 линейных моделей МПЭ, в работе показано, что максимальный фазовый сдвиг в исходных устройствах с периодически нестационарными НЧ равен -2к, что свидетельствует о присутствии в передаточной функции неминимально-фазовых звеньев.
сеСИт)
Действие этих звеньев объясняет невозможность получения в таких устройствах высоких качественных показателей выходных параметров. Для улучшения характеристик устройства в него необходимо ввести звенья, сдвигающие его амплитудно-фазовую характеристику вправо. Этот эффект достигается при введении параллельной цепи коррекции по току индуктивности. Па рис.12.а приведена схема МПЭ с цепями последовательно-параллельной коррекции, а на рис. 12.6 соответствующие ей фазовые частотные характеристики. Анализ приведенных зависимостей показывает, что для
устройства существует
некоторое критическое
сочетание Кз и произведения гК1, характеризующего
коэффициент передачи
Рис. 12 параллельного контура обратной
связи, при котором звено параллельной коррекции не может компенсировать действие неминимально-фазовых звеньев исходного регулятора, В этом случае максимальный фазовый сдвиг в разомкнутом контуре регулирования достигает значения -Зя. Проведенные исследования показали, что с увеличением гК1 значение Кз при котором а^(И70'м<)) стремится к величине -Зя увеличивается.
Уменьшение фазового сдвига в разомкнутом контуре регулирования приводит к расширению его полосы пропускания до значения {"ком.им-г^, при этом в низкочастотной части диапазона входных воздействий свойства устройства определяются параметрами последовательной цепи коррекции, а в высокочастотной - действием звена параллельной коррекции. Такое решение позволяет значительно улучшить качественные показатели исходного устройства в широком диапазоне входных возмущений.
Исследование зависимости области устойчивости установившегося режима работы скорректированного устройства от его параметров показало, что, как и в исходном устройстве, значение 1/тгр практически не зависит от Кш и \ НЧ устройства и сильно зависит от режима работы модулятора. При
этом для сигнала Я^) нф-1 если Кз< 0.5 они отрицательны. В таблице приведены полученные для различных значений и соответствующие границе устойчивости установившегося режима работы значения коэффициента передачи ИМ-2. Они так же практически не зависят от Кш и и полностью
определяются коэффициентом заполнения ИМ-2. Значения коэффициента передачи ИМ-2, соответствующие отрицательным значениям 1!т.гр определялись при условии 1/т= 0. Полученные результаты
свидетельствуют возможности получения в устройстве высокой статической точности
КЗ К«-=50 КМУИОО
£=0.05 £=05 £.=005 1=0.5
01 222.167 221.0265 222.2327 2216584
02 249.772 247.4354 249.9351 2487764
03 285.3199 281 7773 283.5753 283.8155
0.4 332.7757 327.9129 333 1204 330 7307
05 399.2757 392.9138 3997119 396.6419
0.6 499.0898 490 8642 499 6325 495.7951
07 665.5077 6545612 666.2131 661.4698
0.8 998.3689 982.1217 999.4847 993.8916
0.9 1.9968Ю3 1.9634 103 2.0006 103 2.004 103
1 1 1
5-05 /
/
1 1 1 1
Кегп
О 01 0.4 0.6 О.в 1
10 100 1-10 1-10
а)
б)
Рис.13
поддержания выходного параметра. Последнее подтверждается зависимостью,
рис. 13.а, найденной для Ь'т = 1!т.гр. На рис. 13.6, приведены зависимости Ксгл устройства от частоты входного возмущения, так же соответствующие С1т = 11т.гр. Рассмотренные результаты получены для МПЭ с периодически нестационарной структурой НЧ типа ИРН-2. В работа аналогичные исследования выполнены и для МПЭ с периодически нестационарной НЧ типа ИРН-3. Результаты проведенного исследования показали качественную схожесть результатов для обеих схем МПЭ. Между параметрами схем существуют только количественные различия, выражающиеся в несколько худших предельно достижимых качественных показателях для МПЭ сНЧ типа ИРН-3. Это ухудшение определяется отличием регулировочных характеристик рассматриваемых устройств.
Таким образом, применение в МПЭ с периодически нестационарной структурой НЧ последовательно-параллельных цепей коррекции позволяет на их основе разработать устройства, обеспечивающие высокие качественные показатели выходных параметров.
В третью группу качественных параметров устройства были выделены характеристики, определяющие вид переходных процессов, обусловленных возмущениями со стороны нагрузки. Наибольший интерес здесь представляет определение реакции устройства на резкие (скачкообразные) изменения сопротивления нагрузки. В работе такое исследование проведено для МПЭ со стационарной структурой НЧ второго порядка, Это наиболее часто встречающийся на практике случай. Для него найдены выражения, определяющие основные характеристики этого процесса, учитывающие как нелинейность ИМ-2, так и возможную нестационарность структуры НЧ, обусловленную появлением режима разрывного тока индуктивности. Найдена граничная кратность (рп>) изменения тока нагрузки, при превышении которой параметры переходного процесса при увеличении сопротивления нагрузки необходимо определять с учетом нестационарности структуры его НЧ (рис.14).
Проведенные исследования показали, что уменьшение максимально возможных отклонений выходного параметра от установившегося значения уменьшается с уменьшением Ь,. Однако такое уменьшение ограничено необходимостью обеспечения в установившемся режиме работы безразрывности тока индуктивности НЧ. По результатам исследования сделан вывод, что если в устройстве, параметры НЧ которого определены по критерию объем-тепло, невозможно обеспечить требуемое качество переходных процессов, необходимо применение дополнительной нелинейной
цепи коррекции. Возможный вариант такого технического решения приведен на рис.15. При появлении на выходе устройства, отклонений, превосходящих допустимые, пороговый элемент, в Рис. 15 зависимости от полярности возникшего
отклонения, устраняет его путем подключения либо дополнительной нагрузки, либо источника энергии.
Результаты исследований, проведенных в главе, позволили
1 10 001 0 1 Рис.14
УС
ЛтТ
сформулировать концепцию проектирования МПЭ с ИМ-2 как многоконтурной системы, качественные показатели которой объединены в группы по принципу общности методов их достижения, и конкретные значения параметров внутри групп обеспечиваются выбором характеристик раздельных цепей обратной связи. Такой подход позволил обеспечить независимость достижения требуемых параметров различных групп, обеспечив получение высоких качественных показателей в МПЭ как со стационарной, так и периодически нестационарной структурой НЧ.
В четвертой главе рассмотрены вопросы организации контроля качества продукции в процессе ее изготовления. Изложены принципы такого контроля и методы его осуществления. Теоретические положения иллюстрируются разработкой конкретных методов контроля электрических параметров интегральных схем на этапах промежуточного и выходного контроля.
Основные принципы организации контроля параметров качества МПЭ в процессе производства, сформулированные в главе, базируются на положениях теории Всеобщего Управления Качеством (ВУК) [3*] согласно которой заданное потребителем качество продукта является его неотъемлемым свойством и, поэтому, им необходимо управлять на всех этапах жизненного цикла изделия. Особое место в этой системе управления занимает этап производства, на котором происходит материализация сформулированных в конструкторско-технологической документации требований потребителя.
При серийном производстве электронных устройств, как правило, используется выборочный контроль, с оценкой его результатов статистическими методами. Поэтому всегда возникает проблема выбора такого количества измеряемых параметров и проводимых изменений, которое гарантировало бы достоверность получаемой информации при минимизации стоимости и времени контроля. Поэтому вопрос оптимальной организации контроля играет крайне важную роль при проектировании системы управления качеством изделий, так как его трудоемкость составляет до 50% и более от общей трудоемкости изготовления изделия [13*].
Сформулированные на основе положений ВУК принципы проведения
контроля качества изделий в процессе изготовления предполагают:
1. анализ технологического цикла и определение операций, контроль которых наиболее целесообразен для обеспечения требуемого качества изделий;
• анализ всего массива контролируемых параметров изделия на выбранных операциях и ранжирование этих параметров с точки зрения их важности для обеспечения требуемых показателей качества;
• определение необходимых средств контроля, методик их использования и квалификации персонала;
• определение принципов организации выборки контролируемых изделий с точки зрения ее репрезентативности;
2. определение объемов собираемой информации, принципов ее обработки, хранения и оперативного доступа к ней;
• организация рациональной структуры потока информации, допускающей выявление причинно-следственных связей между параметрами качества и условиями изготовления, а так же принятие оперативных решений по устранению причин появления брака;
3. минимизация времени и стоимости контроля при получении требуемой достоверности отображения свойств генеральной совокупности изделий.
Концепция проектирования МПЭ, оптимизированных по критерию объем-тепло, предполагает выполнение управляющей части устройства в виде интегральной схемы (ИС). Поэтому организация контроля и управления качеством ИС является неотъемлемой составной частью системы управления качеством МПЭ. Основной группой параметров, характеризующих возможность использования готовых ИС в конкретной аппаратуре, являются электрические параметры. Поэтому сформулированные выше принципы контроля качества в работе использованы для организации процесса контроля электрических параметров ИС в процессе их производства.
При организации контроля электрических параметров ИС с целью минимизации стоимости и времени его проведения в работе предложен и реализован принцип двухуровневого контроля, согласно которому весь массив измеряемых параметров разделен на две самостоятельные группы (уровни):
г! оперативная информация, предназначенная для текущего контроля ИС;
б/ информация, предназначенная для статистического исследования параметров ИС и выявления причинно-следственных зависимостей между основными показателями качества и параметрами технологического процесса.
Принцип такого разделения состоит в том, что в первую группу включается минимальное количество информации, анализ которой позволяет сделать вывод о соответствии контролируемых изделий норме. Сбор информации этого уровня проводится постоянно. Однако, из-за малого объема собираемой информации, это не приводит к удлинению производственного цикла. Если анализ информации первого уровня показал отклонение параметров от нормы, производится сбор информации второго уровня и проводится ее статистическое исследование с целью поиска причин возникновения брака и путей его устранения. Информация второго уровня требует измерения большого числа параметров ИС, что значительно затягивает процесс контроля. Однако поскольку ее сбор производится только по мере необходимости, интегральное удлинение производственного цикла незначительно, что позволяет минимизировать время и стоимость контроля.
Необходимым условием эффективного функционирования системы двухуровневого контроля является структура потоков информации, предполагающая оперативность обработки данных первого уровня, что возможно только при полной автоматизации процессов ее получения и обработки. На основании этого в работе предложено реализовать метод двухуровневого контроля с использованием микропроцессорной информационно-измерительной системы (МИИС), основой которой является локальная сеть передачи данных, объединяющая в единую систему существующие в цехе измерительные установки (ИУ).
Проведенное ранжирование информации, характеризующей электрические параметры ИС, позволило к первому уровню отнести следующие данные: дата измерения; шифр типа изделия; номер партии (пластины); номер измерительной установки; номер использованной испытательной программы; количество измеренных ИС; количество годных ИС; количество забракованных
ИС с указанием шифра параметра (группы брака) выбраковки; признак, указывающий на то, что параллельно проводился сбор информации второго уровня с указанием места хранения и кода этой информации. Анализ информации первого уровня позволяет: выявить отклонение качества ИС от нормы; получить каталог проведенных измерений; следить за маршрутом ИС после их изготовления на пластине; выявить наиболее неблагоприятные параметры, по которым бракуется большинство ИС.
Второй уровень включает информацию обо всех измеренных электрических параметрах. К ней, кроме первых шести позиций параметров первого уровня, отнесены следующие показатели: порядковые номера измерительных тестов; группа брака по которой бракуется ИС в данном тесте; физический смысл измеряемой величины /ток, напряжение/; величина нормы измеряемого параметра и ее знака; критерий приемки /больше или меньше нормы/; значение и знак измеренной величины. Ее анализ позволяет вести детальное исследование параметров ИС с помощью семи инструментов качества, рекомендуемых ВУК [3*] (контрольные карты, гистограммы, диаграммы разброса, диаграммы Парето, стратификация, причинно-следственные диаграммы, контрольные карты). Автоматизации при этом одлежит: построение гистограмм; построение корреляционных полей (диаграмм разброса); построение корреляционных матриц; построение графического образа топологии пластины; нахождение расслоений (стратификации), нахождение основных статических параметров измерений. По необходимости список параметров второй группы может быть расширен.
Специфическим параметром второго уровня является группа брака, характеризующаяся цифровым кодом поставленным в соответствие конкретному электрическому параметру по которому проводится выбраковка изделия. Этот параметр для ИС одного класса (например, цифровых или аналоговых) может быть унифицирован. В главе показано, что для используемых ИУ максимальное число групп брака как при статическом, так и функциональном контроле не превосходит 56. Реально для контроля статических параметров цифровых схем используется 28 групп брака.
В работе предложено для оперативности доступа к собранной информации и вследствие маломощности реально используемых для управления ИУ ЭВМ, функции сбора, хранения и оперативной обработки информации обоих уровней возложить на специальную ЭВМ. Наличие такой ЭВМ диктует выполнение сети передачи информации по шинной топологии.
Для выявления требований, предъявляемых процессом двухуровневого контроля к параметрам МИИС в главе, на основе анализа номенклатуры выпускаемых ИС показано, что информация первого уровня, соответствующая одной пластине исходного полупроводникового материала, занимает не более одного блока (256 машинных слов). При использовании в цехе контроля 25 измерительных установок, сбор всей получаемой информации первого уровня, без заметного замедления процесса контроля, можно осуществлять сетью, работающей с типовой для стандарта RS-232C скоростью обмена в 9600бод.
Сбор и передача в центральную ЭВМ МИИС информации, соответствующей второму уровню данных, требует передачи по сети больших объемов информации, что увеличивает время контроля. Точно определить это увеличение не представляется возможным. Однако из-за эпизодичности такого режима работы при выбранной в сети скорости обмена экспертная оценка дает интегральное увеличение длительности контроля не более 5..7%.
С использование полученных результатов, в работе сформулированы требования к программному обеспечению ЭВМ ИУ и центральной ЭВМ МИИС, предназначенному для реализации принципа двухуровневого промежуточного и выходного контроля электрических параметров ИС в процессе их производства.
Для эффективного функционирования системы двухуровневого контроля в работе предложен проблемно-ориентированный язык VIM, предназначенный для проектирования испытательных программ на машинном языке ИУ типа "Вахта-IM" и "Интеграл-М". Однопроходный компилятор VIM реализован в среде RT-11. Структура программы оверлейная, что позволяет иметь большой буфер текста и поддерживать высокую скорость обработки.
Проведенные в главе исследования позволили, применительно к
промежуточному и выходному контролю электрических параметров интегральных схем, реализовать сформулированные принципы двухуровневого контроля качества, направленные на минимизацию времени и стоимости его проведения. Показано, что технически эта задача решается с использованием микропроцессорной информационно-измерительной системы, основу которой составляет локальная сеть передачи данных со скорость обмена 9600 бод.
Глава пять работы посвящена реализации теоретических положений, изложенных в предыдущих главах работы.
С целью подтверждения теоретических результатов, полученных в главах 2 и 3, в главе приведены результаты математического моделирования МПЭ с ИМ-2 с использованием программные продукты SIMULINC for Windows 2.2 и MathCad 2000 Professional.
При моделировании МПЭ с ИМ-2 в среде SIMULINC for Windows использован метод прямых аналогий, при котором процесс взаимодействия отдельных элементов устройства исходно не описывается математическими уравнениями, а формируется непосредственным взаимодействием моделей элементов, реализующих физические законы их функционирования. Это позволяет приблизить получаемые результаты к результатам натурных испытаний, использовать их для проверки результатов аналитического исследования [14*].
В главе разработана модель прямой аналогии для МПЭ использующего ИМ-2 с фиксацией выходное сигнала до конца периода f(t) и стационарной НЧ. С ее помощью исследованы области устойчивости установившегося режима работы МПЭ с цепями последовательно-параллельной коррекции. Результаты моделирования совпали с результатами аналитического исследования.
При моделировании в среде MathCad 2000 Professional реализованы полученные в главе 1 нелинейные модели МПЭ. Определялись значения Um.zp и реакция устройств различных типов на возмущения со стороны входного напряжения. Результаты моделирование так же совпали с результатами теоретического исследования.
В главе приведены результаты экспериментального исследования
макетных образцов МПЭ со стационарной НЧ второго порядка и периодически нестационарной НЧ типа ИРН-3. Исследовались области устойчивой работы и их реакция на возмущения со стороны входного напряжения. Экспериментальные значения ит.гр для МПЭ со стационарной структурой НЧ
второго порядка приведены в таблице. Так как исследуется предельная область устойчивой работы, полученное соотношение расчетных и теоретических значений Ьт.гр следует считать удовлетворительным. Причина полученной погрешности объясняется видом фазовой частотной характеристики устройства, согласно которой его фаза близки к значению -тс
I
для достаточно широкой области частот, прилегающих к частоте /ком „и_2/2.
В результате эксперимента так же получены значения ит.гр, соответствующие второй зоне устойчивой работы данного устройства. Однако, не смотря на высокое качество выходных параметров, соответствующее этому режиму работы, его использование при практической реализации в МПЭ не может быть рекомендовано из-за узости реального диапазона изменения Кз
Экспериментальное исследование МПЭ с периодически нестационарной НЧ типа ИРН-3 подтвердило хорошую сходимость экспериментальных и теоретических значений Ит.гр. Полученные расхождения не превышают 10%. Эксперимент подтвердил невозможность получения в исходных схемах данного типа высоких качественных показателей выходных параметров. Приведены опубликованные результаты испытания стабилизированного преобразователя напряжения аналогичной структуры, с цепи последовательной коррекции, рекомендованными в главе 2. • Полученная нестабильность выходного напряжения устройства при работе от сети постоянного тока с напряжением 23..34 В в диапазоне температур от -60 до +75°С не превышает 1%, что подтверждает эффективность предложенного метода.
Влияние цепей параллельной коррекции исследовалось на серийных образцах источников вторичного электропитания, предназначенных для работы
Кз ит^ржс ит.гр.экс/ит.гр.рас
0.9 0.0064 1.28
0.8 0.0058 1.26
0.7 0.0054 1.23
0.6 0.0059 1.33
от постоянного напряжения бортовой сети летательного аппараты, и промышленной и бортовой сетей переменного тока. Схемы этих устройств
Рис.16
приведены на рис.16 а, б. Ниже в таблице приведены полученные при испытании значения КСГЛ) которые подтверждают возможность обеспечения с помощью предложенных в работе методов, высоких качественных показателей выходных параметров МПЭ с ИМ-2. Предложенные технические решения защищены авторскими свидетельствами и внедрены в производство.
Частота входного возмущения Гвх„ 100 200 400 600 800 1000 2000 4000
Коэффициент сглаживания Рис. 1 б.а 90 90 90 90 87 84 72 60
Рис. 16.6 55 55 42 30 22 15 - -
На рис.17 приведен внешний вид конструкции интегрально-гибридного источника вторичного электропитания (6В3.233.080), использующего технические решения, показанные на рис.1 б.а. Конструктивно он состоит из
Рис.17*
основания и сменной крышки, на которой расположена изменяемая часть
устройства, обеспечивающая получение различных значений выходных напряжений. При разработке устройства его силовая часть была оптимизирована по критерию объем-тепло, а требуемые качественные показатели выходных параметров обеспечены использованием цепей последовательно-параллельной коррекции, методика построения которых рассмотрена в главе 3 работы. Такой подход, без ухудшения качественных показателей по сравнению с ранее выпускаемыми изделиями позволил более чем в два раза уменьшить объем устройства.
Для применения в рассматриваемом устройстве были спроектированы и выполнены в виде интегральных схем узлы, пред назначенные для управления и защиты устройства в аварийных режимах работы. Использованные при этом технические решения защищены авторскими свидетельствами. Конструкция разработанных интегральных схем приведена на рис.18.
Рис.18
Удельная мощность разработанного источника составляет 175 Вт/дм3, напряжение первичного источника постоянного тока 20...31 В с кратковременными выбросами до 45В, суммарная выходная мощность 65 Вт, температура окружающей среды -60. ..+50ПС. Число и значения выходных напряжений определяются видом сменной части устройства.
На рис.19 приведена конструкция еще одного источника вторичного
Рис.19
электропитания (6В3.233.096), выполненного с использованием методов, предложенных в работе, и использующего разработанные интегральные схемы блоков управления. Силовая часть этих устройств так же предварительно оптимизировалась по критерию объем-тепло, вследствие чего его удельные показатели (Вт/дм3) значительно превосходят показатели прототипов.
Разработанные источники питания использованы в системах электроснабжения навигационных систем летательного аппарата.
Техническое решение, показанное на рис. 16.6, использовано при разработке ряда унифицированных, одноканальных, интегрально-гибридных источников вторичного электропитания предназначенных для работы от сети постоянного тока с напряжением 22...34В с выходной мощностью 30Вт и обеспечивающих получения ряда выходных напряжений 5, б, 9, 15, 15, 24 и 27 В. Удельная мощность разработанных устройств составляет 167 Вт/дм3.
Подытоживая сказанное можно заключить, что применение метода разделения качественных показателей устройств МПЭ на группы с точки зрения сродства методов их технической реализации и использование для обеспечения требуемых численных значений этих показателей самостоятельных цепей обратной связи, позволяет разработать МПЭ, обладающие высокими качественными показателями.
Принципы, разработанные в главе 4, были использованы при построении МИИС контроля электрических параметров ИС в процессе из производства. Она объединяет в единую систему ИУ типа «Вахта-1М» «Интеграл-М» или аналогичные, предназначенные для измерения электрических параметров ИС, и оснащенные управляющими ЭВМ типа РЭР-П (ДВК, СМ ЭВМ, «Электроника - 60», «Электроника - 85», «Электроника - 89» и т.д.), работающими в среде операционной системы ИТ-11 под управлением ИВ монитора. Связь между ЭВМ осуществляется с помощью коаксиального кабеля по принципу моноканала. Скорость передачи равна 9600 бод. Структурная схема МИИС приведена на рис.20. Максимально допустимое число включаемых в систему ИУ равно 127. Работой МИИС управляет центральная ЭВМ, в качестве которой может использоваться либо ОЕС-, либо ГОМ-совместимая ЭВМ.
Рис.20
МИИС реализует принцип двухуровневого контроля и позволяет:
• производить автоматический сбор информации первого и второго уровней при промежуточном и выходном контроле электрических параметров ИС в объемах, задаваемых технологом цеха;
• проводить расслоение информации по типу ИС, номеру партии, номеру пластины, дате измерения, номеру ИУ, группам брака и номерам тестов;
• выполнять статистическую обработку собранной информации с построением гистограмм, корреляционных полей и матриц, а так же топологических образов и вычислением основных статистических характеристик произведенной выборки параметров ИС;
• выдавать результаты проведенных измерений и обработки на дисплей или печатающее устройство центральной ЭВМ системы;
• собирать информацию о времени работы ИУ и выдавать информацию о наработке на заданном временном интервале;
• хранить информацию об испытательных программах, используемых при контроле ИС и обеспечивать их загрузку в нужные ИУ;
• объединять информацию, содранную при измерениях на различных установках, и проводит ее расслоение по вышеуказанным параметрам;
• обеспечивать долговременное хранение собранной информации, ее перезапись на другие устройства с целью длительного хранения и дальнейшего сопоставительного анализа.
Построение МИИС потребовало разработки аппаратной части системы
(модем связи, контроллер сопряжения, допускающий автоматическое задание номера измерительной установки, загрузку в ЭВМ ИУ, как операционной системы, так и испытательных программ), и программного обеспечения центральной ЭВМ и ЭВМ ИУ. В главе приведено описание схем и конструкций разработанных аппаратных средств, а так же описаны основные алгоритмы функционирования созданного программного обеспечения.
Приведенные в главе результаты, подтверждают достоверность выполненных теоретических исследований, и свидетельствуют об эффективности применения их результатов для разработки МПЭ с высокими качественными показателями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основным результатом работы является разработка основ теории МПЭ с ИМ-2, оптимизированных по критерию объем-тепло, направленной на обеспечение требуемых качественных показателей на этапах проектирования и производства а также разработка и внедрение на ее основе как ряда устройств данного класса с улучшенными характеристиками, так и систем контроля качества непосредственно в процессе производства, обеспечивающих сокращение времени производственного цикла и минимизацию стоимости продукции.
При выполнении работы были поставлены и решены следующие задачи. 1. Разработана теория проектирования по заданным показателям качества, оптимизированных по критерию объем-тепло МПЭ с ИМ-2, которая базируется на научно обоснованном компромиссе между конструкторско-технологическими и схемотехническими методами получения требуемых характеристик, основу которой составляют:
• созданная в результате анализа закономерностей функционирования реальных устройств обобщенная структурная схема МПЭ с ИМ-2, использование которой позволило сформулировать и реализовать новый метод конструирования как нелинейных, так и линейных математических моделей изделий данного класса. Данные модели, в отличие от ранее известных, позволили учесть характерные нелинейности применяемых
методов регулирования и оценить их влияние на качественны характеристики выходных параметров рассматриваемых устройств;
• впервые сформулированные условия устойчивости установившегос: режима работы типовых МПЭ с ИМ-2 при использовании НЧ ка1 стационарной, гак и периодически нестационарной структуры, а дл; устройств со стационарной структурой НЧ произвольного порядка такж( условия, позволяющие определить его области устойчивости "в целом";
• впервые полученные для типовых структур МПЭ с ИМ-2 зависимости связывающие предельные области устойчивости их установившегос! режима работы с характеристиками используемых элементов и на из основе сформулированные рекомендации по возможным областял практического использования этих устройств;
• новый способ учета влияния нелинейностей МПЭ с ИМ-2 на егс качественные показатели, и полученное на его основе обобщенное выражение для определения коэффициента стабилизации, позволившее впервые исследовать предельные возможности устройств данного классе по обеспечению статической точности поддержания выходного параметра;
• предложенные методы определения реакции МПЭ с ИМ-2 на возмущения, вызванные как изменением входного напряжения, так и параметроЕ нагрузки и полученные на их основе выражения для нахождения реакции устройств на возмущения различных типов;
• предложенная концепция организации структуры МПЭ с ИМ-2 как многоконтурной системы, основанная на сформулированном принципе разделения качественных показателей устройства на группы с точки зрения сродства методов их технической реализации, и разработанная на ее основе методика структурного и параметрического синтеза устройств данного класса, гарантирующая получение заданного качества выходных параметров;
2. С использованием полученных результатов разработан и внедрен в серийное
производство ряд унифицированных интегрально-гибридных источников
вторичного электропитания с выходной мощностью I, 3, 5 и 30 Вт,
работающих от сети постоянного тока с напряжением 22...34 В и обеспечивающих получение выходных напряжений 5, 6, 9, 12, 15. 24 и 27В при удельной мощности от 74 до 167 Вт/дм3, а также многоканальных интегрально-гибридных источников, работающих от сети постоянного тока с напряжением 20...30 В, суммарной выходной мощностью 65 Вт и удельной мощностью 175 Вт/дм5. Разработанные устройства оптимальны с точки зрения критерия объем-тепло, что при их практическом использовании позволяет минимизировать габариты и массу проектируемой аппаратуры. На основе разработанных источников вторичного электропитания создан ряд систем электроснабжения навигационных комплексов летательных аппаратов (системы И-21, И42 и Л41). 3. Разработаны принципы построения оптимального контроля параметров качества МПЭ с ИМ-2 и их узлов непосредственно в процессе производства, и на их основе предложен метод двухуровневого контроля, ориентированный на минимизацию времени, и затрат на его проведение при обеспечении требуемой, с точки зрения качества изделий, достоверности результатов. Разработана и внедрена микропроцессорная информационно-измерительная система, реализующая метод двухуровневого контроля электрических параметров интегральных схем в процессе их производства. Система обеспечивает как постоянный, оперативный, так и выборочный контроль, статистическую обработку, визуальное представление и долговременное хранение полученной информации, а также выполняет функции учета времени работы отдельных измерительных установок с целью систематизации регламента их технического обслуживания.
Совокупность разработанных в диссертации теоретических положений, ютодов анализа и синтеза, предложенных принципов проведения контроля в [роцессе производства, направлена на обеспечение требуемых качественных юказателей МПЭ с ИМ-2 на всех этапах его жизненного цикла и является ешением важной практической проблемы: разработки нового поколения шкроэлектронных преобразователей энергии, которые при обеспечении ребуемых потребителем характеристик качества обладают оптимальными
показателями удельной мощности, внедрение которых вносит значительный
вклад в научно-технический прогресс и поззоляет разработать качественно
новые микроминиатюрные электронные системы, способные в заданных
условиях эксплуатации решать широкий круг народнохозяйственных задач.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Многоканальный транзисторный стабилизированный преобразователь с выходной мощностью 400 Вт. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1972, вып.З.с.137-143.
2. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Стабилизированные преобразователи постоянного напряжения с применением интегральных схем. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М. Радио и связь, 1973, вып.4.с.28-34.
3. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Транзисторные стабилизированные преобразователи постоянного напряжения. Повышение эффективности устройств преобразовательной техники. Материалы конференции. Киев 1972 г. Наукова думка. Часть 1. Киев 1972 г. с.340-345.
4. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Многоканальный транзисторный стабилизированный преобразователь с выходной мощностью 400 Вт Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь 1972, вып.З.с.137-143.
5. Головацкий В.А., Мелешии В.И., Опадчий Ю.Ф. Импульсный стабилизатор напряжения. Авторское свидетельство СССР № 452816 Бюллетень № 45, 1975.
6. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Стабилизированные преобразовател!^ постоянного напряжения с применением интегральных схем. Электронна? техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М. Радио и связь, 1973 вып.4.с.28-34.
7. Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Транзисторные стабилизированньк преобразователи постоянного напряжения. Повышение эффективное™ устройств преобразовательной техники. Материалы конференции. Киев 1971 г. Наукова думка. Часть 1. Киев 1972 г. с.340-345.
8. Герасимов A.A., Лукин A.B., Опадчий Ю.Ф. Особенности проектирована высокочастотных однотактных преобразователей. Электронная техника ] автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1982, вып.13.с.21-28.
9. Опадчий Ю.Ф. Отчет по НИР. Гос. регистр. № Е-27059 1982 г. 17 стр.
10. Опадчий Ю.Ф. Стабилизированные маломощные ВИП на ochobi однотактных преобразователей. Электронная техника в автоматике/ под ред Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1980, вып. 11 .с.30-43.
11.Источники вторичного электропитания. Справочное пособие. Букрее] С.С., Головацкий В.А., Гулякович Г.Н., Опадчий Ю.Ф. и.др/ Под ред. 10. И Конева. -М.: Радио и связь, 1983.280 с.
12.Каретникова ЕИ., Лукин A.B., Макаров В.В., Ненахов С.М., Никольский М.В., Герасимов A.A., Опадчий Ю.Ф. Унифицированные интегрально-гибридные источники вторичного электропитания для серийного производства. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1983, вып. 14.с. 14-24.
13.Опадчий Ю.Ф. Особенности пропорционально-токового управления силовыми транзисторами. Электронные устройства в системах электрооборудования. Тематический сборник научных трудов института М. МАИ 1985 г. с.22-30.
14. Головацкий В.А., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. О проектировании статических инверторов с датчиком полного тока. Электротехнические устройства и системы летательных аппаратов. Тематический сборник научных трудов института М. МАИ 1982 г. с.26-29.
15.Дмитриев А.Г., Опадчий Ю.Ф. Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перегрузки по току. Авторское свидетельство СССР №978129, Бюллетень №44, 1982 г.
16.Степанов Ю.Б., Лукин A.B., Опадчий Ю.Ф. Функциональные узлы интегрально-гибридных ВИЛ. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1980, вып.1 I.e. 16-24.
17.Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В.В. Стабилизированный однотактный преобразователь. Авторское свидетельство СССР № 936280, Бюллетень № 22, 1982 г.
18.Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В.В. Ключ постоянного тока. Авторское свидетельство СССР № 970694, Бюллетень № 40, 1982 г.
19.Меленш11 В.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В.В., Лукин A.B. Стабилизированный источник питания. Авторское свидетельство СССР № 978126, Бюллетень № 44, 1982 г
20.Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. Стабилизированный источник питания. Авторское свидетельство СССР № 1705945, Бюллетень № 2, 1992 г
21.Мелешин В.И., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. Спец. тема. Специальная электроника Ks 4 1981 г. 32-35.
22.Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. Отчет по НИР. Гос. регистр. № Е-39175 1983 г.
23.Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В.В., Головацкий В.А., Юрченко А.И. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения. Авторское свидетельство СССР № 9995227, Бюллетень № 5, 1983 г
24.Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В.В. Ключ постоянного тока. Авторское свидетельство СССР № 1283959, Бюллетень № 2,1987 г
25.Мелешин В.И., Мосин В.В., Ненахов С.М., Опадчий Ю.Ф.,. Регулирующий элемент преобразователя напряжения. Авторское свидетельство СССР № 1001392, Бюллетень № 8, 1983 г
26.Лукин A.B., Мосин В.В., Ненахов С.М., Опадчий Ю.Ф., Полупроводниковый ключ. Авторское свидетельство СССР № 978347, Бюллетень № 44, 1982 г
27.Мелешин В.И., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф.,. Стабилизированный
преобразователь постоянного напряжения в постоянное. Авторское
свидетельство СССР № 935924, Бюллетень № 22, 1982 г
28.Мелешин В.И., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф.,. Источник питания постоянного напряжения. Авторское свидетельство СССР № 978127, Бюллетень № 44, 1982 г.
29.Чесноков Г.И., Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В., Рохлин J1.C., Кузьмин Ю.П. Интегрально-гибридные ВИЛ для электронных систем. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1978, вып.10.с.102-106.
ЗО.Чесноков Г.И., Опадчий Ю.Ф., Мосин В., Рохлин J1.C., Кузьмин Ю.П. Интегрально-гибридные модули для систем вторичного электропитания. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1981, вып.12.с.21-27.
31.Опадчий Ю.Ф. Отчет по НИР. Гос. регистр. № Е-21057 1979 г. 17 стр.
32.Кузьмнн Ю.П., Мифтахутдинов Р.К., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. Транзисторный преобразователь сетевого напряжения. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1986, вып.17.с.136-141.
I
33.Мелешин В.И., Мосин В.В., Ненахов С.М., Опадчий Ю.Ф., Регулятор электрической мощности инвертора. Авторское свидетельство СССР № 991566, Бюллетень № 3, 1983 г.
34..Опадчий Ю.Ф., Кузьмин Ю.П., Мифтахутдинов Р.К. Специальная радиоэлектроника №10, 1986г.
35.Опадчий Ю.Ф., Кузьмин Ю.П. Мелешин В.И., Мосин В.В., Рохлин Ю.П. Специальная радиоэлектроника №11,12 1986 г.
36.Опадчий Ю.Ф., Мосин В.В. Спец. тема Специальная радиоэлектроника №11,12 1986 г.
37.Мелешин В.В., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. Специальная радиоэлектроника №11,12 1986 г.
38.Резцов В.П., Опадчий Ю.Ф. Устойчивость в целом импульсного стабилизатора напряжения. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1976, вып.8.с.64-69.
39.Мелешин В.И., Опадчий Ю.Ф. Устойчивость установившегося режима импульсного стабилизатора напряжения. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1976, вып.8.с.69-80.
40.Опадчий Ю.Ф. Коэффициент стабилизации импульсного стабилизатора напряжения. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1976, вып.8.с. 80-85.
41. Опадчий Ю.Ф. Переходные процессы в импульсном стабилизаторе напряжения. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1977, вып.9.с. 107-113.
42.Опадчий Ю.Ф. Устойчивость устройства с ШИМ-2 при произвольном порядке непрерывной части. Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю. И. Конева М.: Радио и связь, 1983, вып.14.с.74-81.
43.Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф. Микропроцессорные системы контроля параметров технологических сред в производстве изделий микроэлектроники. Применение микропроцессорных систем в управлении
производством ИЭТ. Москва. Тезисы докладов МНТК.1988, с. 5 -6.
44-Mociiii В.В., Ненахов С.М., Опадчий Ю.Ф. Современное состояние и перспективы развития источников вторичного электропитания. Применение микропроцессорных систем в управлении производством ИЭТ. Москва. Тезисы докладов МНТК. 1988, с. 7 -9.
45.Капитонов В.Э., Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф. Система автоматического контроля параметров технологических сред. Применение микропроцессорных систем в управлении производством ИЭТ. Москва. Тезисы докладов МНТК. 1988, с. 11.
46.Мосин В.В., Ненахов С.М., Опадчий Ю.Ф. Сетевые источники вторичного электропитания. Применение микропроцессорных систем в управлении производством ИЭТ. Москва. Тезисы докладов МНТК.1988, с. 14 -15.
47.Опадчий Ю.Ф., Сннопалышков А.Л., Трифонов О.В., Чернышев В.А. Программное обеспечение передачи информации в сетях микро-ЭВМ. Машинная графика и подготовка специалистов по САПР. Тезисы докладов НТК. МАТИ. Москва 1990 г. с.32.
48.Опадчий Ю.Ф., Сипопалышков А.Л., Трифонов О.В., Чернышев В.А. Диалоговый экранный интерфейс для систем САПР. Машинная графика и подготовка специалистов по САПР. Тезисы докладов НТК. МАТИ. Москва 1990 г. с.38.
49.Опадчий Ю.Ф., Синопальников А.Л., Трифонов О.В., Чернышев В.А.
Программа подготовки и обработки текстовой информации. Машинная графика и подготовка специалистов по САПР. Тезисы докладов НТК. МАТИ. Москва 1990 г. с.40.
50.Источники вторичного электропитания. Справочное пособие. Букреев С.С., Головацкий В.А., Гулякович Г.Н., Конев Ю.И., Опадчий Ю.Ф. и др. Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Радио и связь, 1990. 280 с.
51.Концевой Ю.А., Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф., Березкин В.А., Капитонов В.Э. Автоматизированная система контроля параметров микроклимата на основе мультиметра "Электроника МК-1". Чистота и микроклимат-88. Тезисы докладов НТК Москва 1988 г. с 15-16.
52. Концевой Ю.А., Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф., Березкин В. А., Капитонов В.Э. Контроллеры для автоматизированной системы измерения параметров микроклимата в чистых помещениях. Чистота и микроклимат-88. Тезисы докладов. НТК Москва 1988 г. с 18-19.
53.Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф., Березкин В.В., Капитонов В.Э., Концевой Ю.А. Контроллеры для автоматизированной системы измерения параметров микроклимата в чистых помещениях. Электронная промышленность. № 10.1988 г.
54.Исаков Н.М., Опадчий Ю.Ф. Проблемно ориентированный язык VIM для проектирования испытательных программ. Международный симпозиум INFO-89. Минск. 1989 г.
55.Мосш1 В.В., Опадчий Ю.Ф., Устройство бесперебойного электропитания. Авторское свидетельство СССР № 1596423, Бюллетень № 36, 1990 г.
56. Кузьмин Ю.П., Мелешин В.И., Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф., Чесноков Г.И. Преобразователь напряжения. Авторское свидетельство СССР №
985898, Бюллетень № 48, 1982 г.
57.В.И. Мелешнн, В.В. Мосин, Ю.Ф. Опадчий. Формирование динамических свойств устройств вторичного электропитания с ШИМ-2. - Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю.И. Конева М.: Сов. радио, 1985, вып.16.с. 5-44.
58.Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф., Трифонов О.В. Способ измерения напряженности импульсного электрического и/или магнитного поля. Авторское свидетельство СССР № 1613981, Бюллетень № 46, 1990 г.
59.Трифонов О.В., Глудкин О.П., Опадчий Ю.Ф. Способ измерения электрической и/или магнитной составляющих импульсных электромагнитных полей. Авторское свидетельство СССР № 1689893, Бюллетень № 41,1991 г.
60.Глудкин О.П., Капитонов В.Э., Опадчий Ю.Ф. Влагомер. Авторское свидетельство СССР № 1476367, Бюллетень № 16,1989 г.
61.Мосин В.В., Опадчий Ю.Ф. Транзисторный ключ. Авторское свидетельство СССР № 1422389, Бюллетень № 33, 1988 г.
62.Мосин В.В., Опадчий ' Ю.Ф. Выпрямитель высокочастотного преобразователя. Авторское свидетельство СССР № 1539933, Бюллетень № 4, 1990 г.
63.Электротехника и основы электроники: Учебник для вызов/ Антонова O.A., Глудкин О.П., Давидов П.Д., Карелина H.H., Опадчий Ю.Ф., Соколов Б.П.; Под ред. Глудкина О.П. и Соколова Б.П. - М. Высшая школа 1993 г. с. 445.
64.Опадчий Ю.Ф. К вопросу устойчивости импульсных стабилизаторов инвертирующего типа. ICEE-98 (III Международная конференция Электромеханика и электротехнологии). Тезисы докладов. Россия, Клязьма 1998 г. с.186-187.
65,Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. /Полный курс/: Учебник для вузов, Под ред. Глудкина О.П. -М.: Горячая линия-Телеком, 1999. - 768 с.
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1*.Микроэлектронные системы. Применение в радииоэлектронике/Конев Ю. И., Гулякович Г. Н., Полянин К. П. и др. Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Радио и связь, 1987, 240 с.
2*.Конев Ю.И. Основные проблемы миниатюризации силовых электронных устройства и систем. - Электронная техника в автоматике/ под ред. Ю.И. Конева М.: Советское радио, 1975, вып.7, с.3-13.
3*.Глудкин О.П., Горбунов Н.М., Гуров А.И., Зорин Ю.И. Всеобщее управление качеством. Под ред. О. П. Глудкина. - М.: Радио и связь, 1998. 600 с.
4*.Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1981,224 е..
5*.Моин И.С., Лаптев H.H. Стабилизированные • транзисторные преобразователи. - М.: Энергия, 1972, 512 с.
6*. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры:
Справочник/ Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; Под ред. Г.С. Найвельта. - М.: Радио и связь, 1985, 576 с.
7*.Цыпкии Я. 3., Попков Ю.С. теория нелинейных импульсных систем. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1973, 416 с.
8*.Букреев С.С. Силовые электронные устройства. Введение в автоматизированное проектирование. -М.: Радио и связь, 1982, 256 с
9*.Цыпкин ЯЗ. Основы теории автоматических систем. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1977, 560 с
10*. Цыпкин Я. 3. Релейные автоматические системы. — М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1974, 576 с.
11*. Видаль П. Нелинейные импульсные системы. Пер с франц. — М.: • Энергия, 1974 336 с.
12*. Методы исследование нелинейных систем автоматического регулирования. Под ред. P.A. Нелепина. - М.: Наука, 1975, 396 с.
13*. Глудкнн О.П., Гуров А.И., Коробов А.И., Лапин В.В., Никольская Ю.Н., Обичкнн Ю.Г., Пескова С.А. Управление качеством электронных средств - М.: Высшая школа,1994, 414 с.
14*. Тетельбаум И.М., Шнендер Б.Р. Практика аналогового моделирования динамических систем: Справочное пособие - М.: Энергоатомиздат, 1987, 387 с.
-
Похожие работы
- Энерго-информационные модели микроэлектронных датчиков давления
- Чувствительные элементы для микроэлектронных датчиков давления информационно-измерительных систем
- Разработка и исследование методов и средств прямого преобразования мгновенного значения напряжения в код
- Структурные методы повышения точности трансформаторных цифровых преобразователей угла
- Многоканальный дискретный преобразователь уровня жидкости на основе волоконного световода с последовательными изгибами
-
- Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах
- Вакуумная и плазменная электроника
- Квантовая электроника
- Пассивные радиоэлектронные компоненты
- Интегральные радиоэлектронные устройства
- Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборов электронной техники
- Оборудование производства электронной техники