284缓冲结构设计

芯片I/O缓冲及ESD电路设计摘要：文章详细介绍了基于C MOS的芯片I/O缓冲电路分类，功能，电路及版图设计的一些考虑以及芯片引脚的静电保护问题。

广告插播信息维库最新热卖芯片：ST10043QC IRFR024N SMBJ5.0CA XC17S10PD8C ICL7612BCPA TC35302P2 4LC128T-I/SN TC551001BFL-85L PQ30RV21UPD485505G-35关键词：I/O；缓冲电路；静电保护；CMOS针对引脚的输入输出缓冲（I/O buffer）电路设计，也可以称为输入输出接口（I/O interface）电路设计，是一颗完整芯片设计中不可或缺的组成部分，但是详细论述其设计规则的文章或者著作在国内却比较鲜见，这对初学者或者没有这方面经验的工程师无疑会造成困惑。

本文以CMOS工艺为例，较全面的论述I/O缓冲电路设计中各种考虑，可以作为芯片引脚输入输出电路设计的一个参考。

根据I/O缓冲电路应用目标的不同，可将其分为输入、输出等几类，详见表1。

表1 I/O缓冲电路的分类输出缓冲（是个大驱动器，他将信号输出芯片）输出缓冲电路的功能要求能够驱动大的片外负载，通常为2～50pF，并且提供适当的上升/下降时间。

一组连续的大尺寸的缓冲器（buffer）对驱动能力的提高是有益的。

大尺寸的管子容易受闩锁效应(latch-up)的影响，在版图设计时建议采用保护环(Guardrings)保护以避免闩锁效应，如图1-1所示。

在图中，用P+作为内保护环，而N+作为外保护环(In n-well)。

图1-1缓冲器一种常见的输出电路如图1-2所示，En是输出电路的使能信号，Dout是输出数据，MOS管组合的功能如图中所示。

当En为低而Dout有效时，A、B均为高电平，输出Y为低，且由外向里看为高阻抗状态，如果Dout未定，则Y为高阻。

需要注意的是，最后输出级的管子尺寸要大到能够提供足够的电流源或电流沉并且减少延迟时间。

20吨起重机单梁设计说明书1.设计规范及参考文献中华人民共和国国务院令（373）号《特种设备安全监察条例》GB3811—2008 《起重机设计规范》GB6067—2009 《起重机械安全规程》GB5905-86 《起重机试验规范和程序》GB/T14405—93 《通用桥式起重机》GB50256—96 《电气装置安装施工及验收规范》JB4315-1997 《起重机电控设备》GB10183—88 《桥式和门式起重机制造和轨道安装公差》JB/T1306-2008 《电动单梁起重机》GB164—88 《起重机缓冲器》GB5905—86 《低压电器基本标准》GB50278-98 《起重设备安装工程及验收规范》GB5905—86 《控制电器设备的操作件标准运动方向》ZBK26008—89 《YZR系列起重机及冶金用绕线转子三相异步电动机技术条件》2.设计指标2.1设计工作条件⑴气温：最高气温40℃；最低气温-20℃⑵湿度：最大相对湿度90%(3)地震：地震基本烈度为6度2.2设计寿命⑴起重机寿命30年⑵电气控制系统15年⑶油漆寿命10年2.3设计要求2.3.1 安全系数2.3.1.1钢丝绳安全系数n≥52.3.1.2结构强度安全系数载荷组合Ⅰ n≥1.5载荷组合Ⅱ n≥1.332.3.1.3抗倾覆安全系数n≥1.52.3.1.4 机构传动零件安全系数 n≥1.5 2.3.2钢材的许用应力值（N/mm2）表1［σs］-钢材的屈服点；[σ]-钢材的基本许用应力；[τ]-钢材的剪切许用应力；[σc]-端面承压许用应力；2.3.3螺栓连接的许用应力值（N/mm2）10.9级高强度螺栓抗剪[τ]=3502.3.4焊缝的许用应力值（N/mm2）对接焊缝: [σw] = [σ] (压缩焊缝)[σw] = [σ] (拉伸1、2级焊缝)[σw] = 0.8[σ] (拉伸3级焊缝)[τw]= [σ]/21/2(剪切焊缝)角焊缝: (拉、压、剪焊缝)[τw]= 160（Q235钢）200（Q345钢）2.3.5起重机工作级别：利用等级 U5工作级别 A4机构工作级别为 M53.设计载荷3.1竖直载荷3.1.1起升载荷额定起升载荷：20t3.1.2桥式起重机自重载荷主梁：10.81t端梁：0.88t小车（包括电动葫芦）：1.12t电气装置及附件（电控箱、电缆、大车导电挂架等）：0.15t总计：12.96t3.1.3 起升载荷基本值：20t3.1.4 冲击系数3.1.4.1起升、制动冲击系数ϕ1起升速度：νh=0.058m/s起动平均加速度а=0.029m/s2 （起升、制动时间t=2s）制动冲击系数ϕ1ϕ1=1+a/g式中:g—重力加速度，取g=9.81 m/s2ϕ1=1+a/g=1+0.029/9.81=1.0033.1.4.2起升载荷动载系数ϕ2根据《起重机设计手册》当起升速度V h<0.2 m/s时ϕ2=1.13.1.4.3运行冲击系数起重机大车重载走行速度为0.333m/s，起重小车重载的走行速度为0.333m/s，轨道平顺程度良好，因此在运行中载荷的最大竖向冲击力将发生在轨道接缝处，则运行冲击系数:ϕ3=1.10+0.058νh1/2式中:h—轨缝高差，h=0.002mϕ3=1.10+0.058⨯1.57⨯0.0021/2=1.1041以上计算的三个冲击系数不会同时发生，因此我们在检算结构和机构的强度和稳定性时取起升载荷的冲击系数ϕ=1.1。

op284放大器工作原理OP284是一种高性能、低功耗的运算放大器，广泛应用于电子设备中的放大、滤波、积分和微调等应用。

本文将详细介绍OP284放大器的工作原理。

一. 概述OP284是一种双电源电压型运算放大器，通常使用正电源和负电源供电。

其内部结构由多个电晶体管、电容和电阻等组成，并通过负反馈的方式来实现放大功能。

下面将逐步介绍OP284的工作原理。

二. 差分输入级OP284的差分输入级由两个输入电阻和一个差动放大电路组成。

当输入信号加到正输入端时，负输入端将根据输入电阻而产生一个稍微小一些的信号，这是因为负输入端与正输入端的电阻不相等。

差动放大电路会将输入信号放大到一定的增益，并将放大后的信号送到下一个级别。

三. 线性增益OP284的线性增益级将差分输入信号转化为单端信号，并通过输出级来驱动最终的输出。

线性增益级通常由多级放大器和反相输入放大电路组成，使得输入信号能得到较大的增益并且保持线性。

四. 输出级OP284的输出级通过将输入信号放大到所需的电压范围，并提供足够的电流来驱动负载。

输出级通常由多个级联的功率放大器组成，以满足对输出信号质量和驱动能力的要求。

同时，输出级还会根据负载的变化而自动调整输出电流。

五. 负反馈OP284采用了负反馈来提高整个放大器的性能。

负反馈通过将输出信号与输入信号的差异作为反馈信号，来调整放大器的增益和频率响应。

这样可以减少非线性失真和干扰，提高放大器的稳定性和精度。

六. 供电电源OP284通常使用正电源和负电源来供电，以提供工作所需的电压和电流。

电源电压必须在OP284的额定工作电压范围内，以确保其正常运行和性能。

七. 输出特性OP284的输出特性包括增益、频率响应、失真和噪声等。

增益是指输入信号与输出信号的比值，频率响应是指在不同频率下的放大器响应情况，失真是指放大器输出信号与输入信号的差异，而噪声是指放大器在工作过程中引入的额外信号。

八. 应用领域由于其高性能和低功耗特点，OP284广泛应用于各种电子设备中。

uc2844的补偿电路1.引言1.1 概述概述部分的内容可以简要介绍UC2844和补偿电路的基本概念。

UC2844是一种常用的开关控制器芯片，用于开关电源的设计。

它具有高效、稳定的特点，可以在不同的电源应用中提供可靠的电压输出。

补偿电路是UC2844工作中的一个重要组成部分。

在开关电源中，当负载发生变化或者输入电压波动时，输出电压常常会出现瞬间或持久的波动，这会引起输出的不稳定，甚至导致电源损坏。

为了增加系统的稳定性，需要使用补偿电路来为UC2844提供反馈信号，调整开关控制信号，使得输出电压更加稳定。

补偿电路通过检测输出电压的变化，根据误差信号调整UC2844的控制信号。

它可以根据负载变化和输入电压的波动，自动调整开关频率和占空比，使得输出电压能够保持在设定值附近。

补偿电路能够减小输出电压的纹波和峰峰值，并提高系统的响应速度和稳定性。

本文将详细介绍UC2844的工作原理以及补偿电路的作用。

我们将探讨补偿电路对UC2844的影响，并提出优化方向，以进一步提高开关电源的性能和稳定性。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以是这样的：文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分介绍了文章的背景和目的，说明了为什么要研究uc2844的补偿电路。

正文部分包括了uc2844的工作原理和补偿电路的作用两个方面的内容，详细介绍了它们的具体情况和特点。

结论部分则总结了补偿电路对uc2844的影响和优化方向，给出了进一步研究和改进的建议。

通过这样的结构安排，读者能够全面了解uc2844的补偿电路的重要性和应用前景，并为相关领域的研究提供有益的指导。

1.3 目的目的：本文的目的是探讨uc2844补偿电路的作用及其对uc2844稳定性的影响，旨在帮助读者更加深入地理解uc2844补偿电路的工作原理，了解其在电路设计中的重要性，以及如何优化补偿电路以提高uc2844的性能。

通过具体分析uc2844的工作原理和补偿电路的作用，我们将揭示补偿电路在保持uc2844稳定工作的过程中所起到的关键作用。

芯片I/O缓冲及ESD电路设计摘要：文章详细介绍了基于C MOS的芯片I/O缓冲电路分类，功能，电路及版图设计的一些考虑以及芯片引脚的静电保护问题。

关键词：I/O；缓冲电路；静电保护；CMOS针对引脚的输入输出缓冲（I/O buffer）电路设计，也可以称为输入输出接口（I/O interface）电路设计，是一颗完整芯片设计中不可或缺的组成部分，但是详细论述其设计规则的文章或者著作在国内却比较鲜见，这对初学者或者没有这方面经验的工程师无疑会造成困惑。

本文以CMOS工艺为例，较全面的论述I/O缓冲电路设计中各种考虑，可以作为芯片引脚输入输出电路设计的一个参考。

根据I/O缓冲电路应用目标的不同，可将其分为输入、输出等几类，详见表1。

表1 I/O缓冲电路的分类输出缓冲（是个大驱动器，他将信号输出芯片）输出缓冲电路的功能要求能够驱动大的片外负载，通常为2～50pF，并且提供适当的上升/下降时间。

一组连续的大尺寸的缓冲器（buffer）对驱动能力的提高是有益的。

大尺寸的管子容易受闩锁效应(latch-up)的影响，在版图设计时建议采用保护环(Guardrings)保护以避免闩锁效应，如图1-1所示。

在图中，用P+作为内保护环，而N+作为外保护环(In n-well)。

图1-1缓冲器一种常见的输出电路如图1-2所示，En是输出电路的使能信号，Dout是输出数据，MOS管组合的功能如图中所示。

当En为低而Dout有效时，A、B均为高电平，输出Y为低，且由外向里看为高阻抗状态，如果Dout未定，则Y为高阻。

需要注意的是，最后输出级的管子尺寸要大到能够提供足够的电流源或电流沉并且减少延迟时间。

其负面影响是电流变化率（di/dt）变大而使穿过输出点到封装的压焊线上的L（di/dt）噪声增大，从而导致较大的片上噪声。

图1-2常用的输出缓冲电路在高性能的芯片中，如32位的微处理器，如果多个I/O输出驱动电路工作状态相似时，L(di/dt)噪声可能逐步增强，会影响芯片速度。

基于UC2843的反激电源的软启动设计
1、UC2843芯片的内部结构原理框图
2、软启动电路设计
3、软启动实现原理
电源在刚开机上电，电路并未进入稳定的工作状态，而开关电源的输出电压的建立需要一段时间，整个电路相当于开环，使得芯片的6Pin在这段时间输出占空比很大PWM脉冲，导致开关管导通时间过长而烧毁或
者电压过高被击穿。

可以设置如上图所示的二极管D，电阻R和电容C组成的软启动电路。

电阻R的上端接UC2843的8脚VREF，二极管D的阳极接UC2843的1脚COMP。

这样，电源刚开机上电时由于电容C的电压为零，电流检测比较器内部的反向输入端电压也为零，那么UC2843的6脚输出低电平，随着UC2843的1脚的恒流源和8脚的5V基准电压通过电阻R给电容C充电，使得1脚的电压逐渐升高，而不是上电就直接满偏输出，这样就使电流检测比较器内部的反向输入端逐渐升高，这样3脚的电流检测电压与逐渐升高的电压同步比较，使得6脚输出的PWM脉冲的占空比不至于直接输出到很大，从而在电路的开启阶段占空比得到限制，使电路正常启动，这与我们这段时间将电流检测电阻由0.25R增大1.12R的原理大致相同，但是这种方法可以从根本上解决电路启动失效的情况。

电路参数的计算是这样的，电阻R的大小定为1K，大部分电路都这样，共识吧。

由于我们的电路启动时间没有限制，这里我们定位100个周期正常启动，也就是300K主频率的1/100就是3K，根据公式f=1
2πRC 可算出C=0.053uF，取0.047uF~0.1uF的标准值。

对于二极管没有具体的需求，耐压大于10V，反向恢复特性没有需求，普通的二极管1N4148即可。

------PowerWise 石大明2011.11.18。

RC缓冲电路snubber设计原理RC 缓冲 snubber 设计Snubber 用在开关之间，图 4 显示了 RC snubber 的结构图，用 RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。

我们可以轻松选择一个snubber Rs ， Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果快速 snubber 设计，为了达到 Cs 〉 Cp ，一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的 Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的 LAYOUT 布板电容，对于 Rs ，我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向 Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。

消耗在 Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。

下式表示了储存在电容上的能量。

当电容 Cs 充放电的过程中，能量在电阻 Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得：因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。

如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用 IRF740 ，额定工作电流时 Io=5A ， Eo=160V ， IRF740 的 Coss=170pF ，布板寄生电容大概 40pF ，两倍 Cp 值大概 420pF 左右，我们选择一个 500V 的 mike snubber 电容，标准的容值有 390 和 470pF ，我们选择比价接近的 390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率 fs 设为 100kHz 的话， Pdiss 大概为 1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为 Rs 。

如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加 Cs ，或则使用如下的优化设计方法。

优化的 RC 滤波器设计在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法，以下是 W.McMurray 博士在一篇文章提出的经典的Rcsnubber 优化设计方法，如下讨论其精粹的设计步骤。

２０２０年第３８卷１２月增刊西北工业大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＤｅｃ．Ｖｏｌ．３８２０２０Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ收稿日期：２０２０⁃０９⁃０１基金项目：南京航空航天大学青年科技创新基金（ＮＳ２０１８０５２）资助作者简介：陈金宝（１９８０ ），南京航空航天大学教授，主要从事航天器结构与机构设计㊁航天器着陆缓冲机构设计研究㊂通信作者：贾山（１９８３ ），南京航空航天大学讲师，主要从事着陆缓冲系统与航天器结构研究㊂ｅ⁃ｍａｉｌ：ｊｉａｓｈａｎａｚｚ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ新型多级铝蜂窝缓冲器的缓冲性能研究与分析陈金宝１，２，３，钱佳程１，贾山１，２，３，周金华１，徐雅男１１．南京航空航天大学航天学院，江苏南京㊀２１００１６；２．航天进入减速与着陆技术实验室，江苏南京㊀２１００１６；３．深空星表探测机构技术工信部重点实验室，江苏南京㊀２１００１６æèçöø÷摘㊀要：为提升行星探测器着陆缓冲过程的安全性与稳定性，提出了一种新型结构的多级铝蜂窝缓冲器，该缓冲器属于双向拉压缓冲器，具有结构简单㊁可靠性强㊁通用化程度高等特点㊂通过Ａｎｓｙｓ／Ｌｓ⁃ｄｙｎａ对３种材料的三级铝蜂窝缓冲进行冲击仿真实验，并与传统的２种材料的三级铝蜂窝进行对比，其结果表明在一级铝蜂窝压缩完成后，冲击平台反向加速度峰值明显降低，且加速度变化曲线较为顺滑，有利于提高行星探测器着陆过程中整体安全特性㊂在此基础之上，考虑到实际结构工程应用，对３种材料的三级铝蜂窝进行旋转正交组合实验，选取一种最具有合理性的搭配方案㊂将该搭配方案应用于新构型的整机环境中利用Ａｄａｍｓ进行冲击仿真，并与传统悬臂式着陆器的仿真结果进行对比分析以验证其缓冲性能㊂关㊀键㊀词：着陆缓冲；缓冲器；多级铝蜂窝；反向加速度；整机仿真中图分类号：Ｖ４７６．３㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１０００⁃２７５８（２０２０）Ｓ０⁃０００１⁃０６㊀㊀缓冲器作为行星探测器着陆过程中最重要的吸能装置，承担着吸收大部分冲击动能以及保护行星探测器的本体结构和有效载荷不受到冲击破坏的任务㊂铝蜂窝作为缓冲器的重要组成部分，利用其结构变形来实现吸收冲击动能的目的［１⁃５］㊂铝蜂窝是一种多孔固体材料，具有密度低㊁压溃强度弱㊁压缩变形大且空间适应性强等优点㊂在许多工程领域，特别是航天工程领域得到了广泛的应用，例如阿波罗１１号月球探测器㊁嫦娥三号㊁嫦娥四号月球探测器㊂因此铝蜂窝缓冲性能的优化对行星探测器具有重要意义，国内国防科技大学李翔城等［６］对组合式铝蜂窝缓冲结构进行了研究，为缓冲吸能结构的优化设计提供新的选择方式㊂文献［７］对２种材料的铝蜂窝进行了多级搭配仿真，研究得出三级铝蜂窝具有最优良的缓冲吸能特性㊂本文首先以新型多级蜂窝缓冲器作为研究对象，在此构型的基础上进行了３种材料的三级铝蜂窝的仿真实验，并与文献［７］中的２种材料的三级铝蜂窝的搭配仿真结果进行分析对比；其次将三级铝蜂窝进行旋转正交组合仿真实验，进而对多级铝蜂窝缓冲器进行优化设计，为实际应用提供一种可行性方案㊂并将这种可行性方案应用到一定质量的新构型着陆器本体上做多种工况下的仿真分析，与传统悬臂梁式的探月着陆器做相应的对比分析以验证缓冲性能，为后续工程实施提供技术支撑㊂１　新型缓冲器的基本构型与原理缓冲器的设计由两块核心内容组成：缓冲设计和强度设计［８］㊂在缓冲设计部分，铝蜂窝具有密度低㊁压溃强度弱㊁压缩变形大且空间适应性强等优点㊂图１㊀双向拉压多级蜂窝缓冲器西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３８卷如图１所示，为一种新型的双向拉压多级蜂窝缓冲器，通过在内筒内部设有压缩吸能材料㊁在外筒内部设有拉伸吸能材料，以及在外筒内部设置凸台㊁双向拉压杆㊁压缩装置相配合的设计，实现了行星着陆缓冲器在着陆过程中的拉压双向吸能㊂具体工作原理：当缓冲器在冲击作用下受拉时，拉力通过万向节连接件拉动双向拉压杆的凸台对缓冲器外筒产生作用，使得外筒和内筒产生相对滑动，在滑动过程中外筒底部端盖压缩外筒多级铝蜂窝，外筒多级铝蜂窝吸收冲击动能；当缓冲器在冲击作用下受压时，压力通过万向节连接件传递给双向拉压杆，双向拉压杆通过底部圆盘对内筒多级铝蜂窝进行压缩，内筒多级铝蜂窝吸收冲击动能㊂其相对于传统缓冲器而言结构简单，可靠性㊁通用化程度高㊂在结构设计上基于新型多级蜂窝缓冲器的探月着陆器相对于传统构型着陆器而言，具有一定的特殊性，图２所示为新构型着陆器示意图㊂图２㊀基于新型多级蜂窝缓冲器的探月着陆器２㊀缓冲材料的选择根据铝蜂窝结构压缩特性，可将其压缩过程分为异面压缩和面内压缩㊂如图３所示，沿着ｚ方向压缩即为异面压缩，沿着ｘ，ｙ方向即为面内压缩㊂由于异面压缩时产生的平均应力远远大于面内压缩时产生的平均应力［９］，所以通常情况下，在铝蜂窝缓冲器中，由铝蜂窝来承受异面压缩方向的冲击载荷㊂图３㊀铝蜂窝材料异面方向示意图图４㊀探测器（总质量１８００ｋｇ）反向加速度曲线［７］文献［１０］中利用Ｈｅｘｗｅｂ公司的２种强度的铝蜂窝串联作为缓冲器的二级缓冲材料，以研究分析二级铝蜂窝缓冲装置的缓冲特性㊂而文献［７］在选取Ｈｅｘｗｅｂ公司的２种强度的铝蜂窝作为缓冲材料的基础上，又对三级，四级和五级进行仿真分析，确定最佳吸能缓冲级数为三级㊂但是，上述三级蜂窝缓冲器仅仅局限于２种材料的铝蜂窝，且其仿真结果如图４所示㊂在当第一级蜂窝材料完全压缩时，探测器反向加速度发生突变，造成探测器过载突然增大，容易对探测器本体及有效载荷产生不利影响，且如若针对载人探测器而言，其内部宇航员具有不太良好的舒适度，或对宇航员身体造成损伤㊂在这一情况下，为缓和探测器反响加速度发生突变的情况，在２种材料的铝蜂窝之间再添加一种强度适中的铝蜂窝材料作为搭配，如表１所示㊂表１㊀铝蜂窝材料参数表［１１］型号ＥＸ／ＧＰａＥＹ／ＧＰａＥＺ／ＧＰａＧＸＹ／ＧＰａＧＸＺ／ＧＰａＧＹＺ／ＧＰａＨｅｘｗｅｂ１／４⁃５０５２⁃０．００１⁃２．１１．３ˑ１０－３１．３ˑ１０－３１．６３０．３００．１５０．２２Ｈｅｘｗｅｂ１／４⁃５０５２⁃０．００１５⁃２．３２．３ˑ１０－３２．３ˑ１０－３１．７５０．３５０．１８０．２６Ｈｅｘｗｅｂ１／４⁃５０５２⁃０．００１５⁃３．４３．１ˑ１０－３３．１ˑ１０－３２．１８０．４００．２００．３０２增刊陈金宝，等：新型多级铝蜂窝缓冲器的缓冲性能研究与分析３　仿真分析验证根据文献［１２］所给出的着陆冲击模型及参数确定方法，选用探测器本身四分之一质量对铝蜂窝进行异面冲击（因为探测器本身如果为四腿结构，主缓冲支柱和辅助缓冲支柱分别承担纵向和横向载荷，竖向冲击主要靠主缓冲支柱来吸收，每条主缓冲支柱承担约四分之一的冲击质量），在Ａｎｓｙｓ／Ｌｓ⁃ｄｙｎａ软件中进行简化建模，利用Ｌｓ⁃ｐｒｅｐｏｓｔ进行后处理，简化模型见图５，质量块同样设为４５０ｋｇ，压缩完成后的状态如图６所示，仿真结果可得质量块的反向加速度如图７所示㊂图５㊀三级蜂窝缓冲㊀㊀㊀㊀图６㊀冲击压缩完成后的装置简化模型有限元模型图７㊀冲击平台反向加速度曲线该仿真结果与先前两种材料的铝蜂窝搭配的三级蜂窝缓冲器对比，其冲击平台加速度最大值明显降低，且其冲击平台反应加速度曲线也更为平滑㊂由此可见，在强弱铝蜂窝间添加一种过渡性材料则更有利于减小在弱蜂窝铝材压缩量达到最大时突变加速度的变化峰值㊂但是，为了适应新型双向拉压多级蜂窝缓冲器的需求，需要将三级铝蜂窝的内外径，强中弱３种蜂窝的厚度，搭配出一种最优解，即三级铝蜂窝压缩量达到最大，且冲击平台反向加速度的最大值最小㊂针对上述问题，采用旋转正交组合实验对三级铝蜂窝进行搭配仿真实验㊂利用旋转正交组合方案进行实验具有较强的代表性，能够比较全面地反映各因素水平对指标影响的大致情况，具有均衡分散性和整体可比性，能减少实验次数，使计算分析大为简化［１３］㊂将压缩行程仿真结果导入到Ｄｅｓｉｇｎ⁃Ｅｘｐｅｒｔ软件进行验证其结果是否收敛［１４］，如图８所示，验证可得其仿真结果在合理范围之内，具有收敛性㊂且当三级铝蜂窝整个行程为７５０ｍｍ，弱蜂窝（Ｈｅｘｗｅｂ１／４⁃５０５２⁃０．００１⁃２．１）长度为３００ｍｍ，中蜂窝（Ｈｅｘｗｅｂ１／４⁃５０５２⁃０．００１５⁃２．３）长度为２５０ｍｍ，强蜂窝（Ｈｅｘｗｅｂ１／４⁃５０５２⁃０．００１５⁃３．４）长度为２００ｍｍ时，其压缩行程最长，且其压缩完一级弱蜂窝时达到加速度最大值，相较于传统的２种材料的铝蜂窝组成的三级铝蜂窝而言，加速度峰值明显降低㊂图８㊀压缩行程残差正态图在对多级铝蜂窝的搭配方式进行优化后，需要将优化结果应用到整机环境中，其整机多体动力学模型在ＡＤＡＭＳ中建立，如图９所示㊂与传统悬臂梁式的探月着陆器机体质心反向加速度做相应的对比分析以验证缓冲性能，其模型如图１０所示㊂为了对铝蜂窝的压溃力模拟，建立２个摩擦块，利用摩擦力来模拟铝蜂窝压溃［１４］㊂建模方法：内筒与两摩擦块建立接触副，２个摩擦块之间建立平面副，且均与外筒存在滑移副，方向沿内筒轴向，并且存在摩擦，图１１展示了铝蜂窝的摩擦块建模形式㊂在工况１环境中，质心加速度响应极限工况下着陆器机体姿３西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３８卷态为四腿同时着地，其触地速度为４ｍ／ｓ，本体质量为１６００ｋｇ，引力环境为１．６３ｍ／ｓ２，本体质心加速度如图１２所示，着陆器足垫触地后，通过铝蜂窝压溃进行吸能减速㊂传统构型的铝蜂窝着陆器，其最大质心加速度出现在０．０６２ｓ，ａｍａｘ＝４０．８ｍ／ｓ２，新构型的多级铝蜂窝缓冲着陆器，其最大质心加速度出现在０．０５６ｓ，ａｍａｘ＝３６．２ｍ／ｓ２㊂图９㊀新构型探月着陆器多体动力㊀㊀图１０㊀传统构型探月着陆器多体动㊀㊀图１１㊀铝蜂窝压溃模拟示意图学模型（四腿同时着地）力学模型（四腿同时着地）图１２㊀本体质心加速度（四腿同时着地）图１３和图１４分别展示了 ２⁃２ 着陆条件下新构型探月着陆器和传统构型探月着陆器的多体动力学模型，其着陆条件为：触地速度为４ｍ／ｓ，本体质量为１６００ｋｇ，月面坡度８ʎ，引力环境为１．６３ｍ／ｓ２，本体质心加速度如图１５所示，着陆器足垫触地后，通过铝蜂窝压溃进行吸能减速㊂传统构型的铝蜂窝着陆器，其最大质心加速度出现在０．０５２ｓ，ａｍａｘ＝５４．８ｍ／ｓ２，新构型的多级铝蜂窝缓冲着陆器，其最大质心加速度出现在０．２２４ｓ，ａｍａｘ＝４９．３ｍ／ｓ２㊂图１３㊀新构型探月着陆器㊀图１４㊀传统构型探月着陆器多体动力学模型多体动力学模型（ ２⁃２ 式着地）（ ２⁃２ 式着地）图１５㊀本体质心加速度（ ２⁃２ 式着地）图１６和图１７分别展示了 １⁃２⁃１ 着陆条件下新构型探月着陆器和传统构型探月着陆器的多体动力学模型，其着陆条件为：触地速度为４ｍ／ｓ，本体质量１６００ｋｇ，月面坡度８ʎ，引力环境为１．６３ｍ／ｓ２，本体质心加速度如图１８所示，着陆器足垫触地后，通过铝蜂窝压溃进行吸能减速㊂传统构型的铝蜂窝着陆器，其最大质心加速度出现在０．０９８ｓ，ａｍａｘ＝４１ｍ／ｓ２，新构型的多级铝蜂窝缓冲着陆器，其最大质心加速度出现在０．２８９ｓ，ａｍａｘ＝３４．７ｍ／ｓ２㊂图１６㊀新构型探月着陆器㊀图１７㊀传统构型探月着陆器多体动力学模型多体动力学模型（ １⁃２⁃１ 式着地）（ １⁃２⁃１ 式着地）４增刊陈金宝，等：新型多级铝蜂窝缓冲器的缓冲性能研究与分析图１８㊀本体质心加速度（ １⁃２⁃１ 式着地）将仿真结果进行对比分析，结果表明：在多种工况的着陆条件下，基于新型多级蜂窝缓冲器的探月着陆器的本体质心加速度普偏低于传统悬臂式着陆器，特别是在极端工况下，其最大质心加速度的响应时间低于传统悬臂式着陆器，这对于着陆器本体而言，更有利于其大大降低在着陆过程中出现的损伤㊂为后续工程实施及未来新着陆构型的设计提供技术支撑㊂４㊀结㊀论基于Ａｎｓｙｓ／Ｌｓ⁃ｄｙｎａ有限元软件，在传统２种强度铝蜂窝的材料的基础之上再添加一种强度的铝蜂窝材料进行过渡，对这种搭配方式的多级铝蜂窝进行仿真，并将优化后的搭配方案应用于整机环境中，该整机模型基于Ａｄａｍｓ仿真软件进行多条件多工况下的仿真，其验证结果如下：１）在传统三级铝蜂窝缓冲器上添加另一种强度的铝蜂窝材料进行过渡后，以同样尺寸和质量的冲击平台对其进行冲击，经研究对比发现其相对于传统三级铝蜂窝缓冲器缓冲吸能特性更加良好，且在一级铝蜂窝压缩完成后，冲击平台反响加速度没有明显的突变，且其峰值也降低了不少，有利于降低探测器着陆过程中的损伤㊂２）将新型的三级蜂窝缓冲器，从铝蜂窝厚度尺寸，内外径大小等方面进行搭配，这里采用了旋转正交组合实验，对多级铝蜂窝缓冲器进行优化设计，为实际应用选取了一种最具有合理性的搭配方案㊂３）将优化后的搭配方案应用于整机环境中，在四腿同时着地 ， ２⁃２式着地 ， １⁃２⁃１式着地 工况下进行仿真验证，基于新型多级蜂窝缓冲器的探月着陆器是完全可行的，且其缓冲性能相对于传统悬臂式着陆器而言具有一定的优越性㊂参考文献：［１］㊀ＹＡＭＳＨＩＴＡＭ，ＧＯＴＯＨＭ．ＩｍｐａｃｔＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＨｏｎｅｙｃｏｍｂＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈＶａｒｉｏｕｓＣｅｌｌＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ⁃ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｍｐａｃｔＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００５，３２（１／２／３／４）：６１８⁃６３０［２］㊀ＨＯＮＧＳＴ，ＰＡＮＪ，ＴＹＡＮＴ．Ｑｕａｓｉ⁃ＳｔａｔｉｃＣｒｕｓｈＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＨｏｎｅｙｃｏｍｂＳｐｅｃｉｍｅｎｓｕｎｄｅｒＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＤｏｍｉｎａｎｔＣｏｍｂｉｎｅｄＬｏａｄｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｓｔｉｃｉｔｙ，２００６，２２（６）：１０６２⁃１０８８［３］㊀ＺＨＯＵＱＱ，ＭＡＹＥＲＲＲ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＨｏｎｅｙｃｏｍｂＭａｔｅｒｉａｌＦａｉｌｕｒｅｉｎＬａｒｇｅＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，Ｓｈｅａｒ，ａｎｄＴｅａｒｉｎｇ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，１２４（４）：４１２⁃４２０［４］㊀ＤＯＥＮＧＩＦ，ＢＵＲＮＡＧＥＳＴ，ＣＯＴＴＡＲＤＨ．ＬａｎｄｅｒＳｈｏｃｋ⁃ＡｌｌｅｖｉａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ［Ｒ］．ＥＳＡＢｕｌｌｅｔｉｎ９３，１９９８［５］㊀王闯．四腿桁架式月球着陆装置设计及其着陆缓冲技术研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２００８ＷＡＮＧＣｈｕａｎｇ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄＬａｎｄｉｎｇＢｕｆｆｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＦｏｕｒ⁃ＬｅｇＴｒｕｓｓｅｄＬｕｎａｒＬａｎｄｉｎｇＤｅｖｉｃｅ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［６］㊀李翔城，林玉亮，卢芳云，等．两种二级铝蜂窝结构缓冲吸能特性研究［Ｊ］．中国测试，２０１６，４２（１０）：１００⁃１０６ＬＩＸｉａｎｇｃｈｅｎｇ，ＬＩＮＹｕｌｉａｎｇ，ＬＵＦａｎｇｙｕｎ，ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎＥｎｅｒｇｙＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＴｗｏＳｅｃｏｎｄａｒｙＡｌｕｍｉｎｕｍＨｏｎｅｙｃｏｍｂＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＴｅｓｔ，２０１６，４２（１０）：１００⁃１０６（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［７］㊀卢志强．载人登月飞行器用多级蜂窝缓冲器及全机软着陆冲击研究［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０１５ＬＵＺｈｉｑｉａｎｇ．Ｍｕｌｔｉ⁃ＳｔａｇｅＨｏｎｅｙｃｏｍｂＢｕｆｆｅｒａｎｄＩｍｐａｃｔｏｆＳｏｆｔＬａｎｄｉｎｇｏｎＭａｎｎｅｄＬｕｎａｒＬａｎｄｉｎｇＶｅｈｉｃｌｅ［Ｄ］．Ｈａｒｂｉｎ：ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［８］㊀杨建中，曾福明，满剑锋，等．嫦娥三号着陆器着陆缓冲系统设计与验证［Ｊ］．中国科学：技术科学，２０１４，４４（５）：４４０⁃４４９５西㊀北㊀工㊀业㊀大㊀学㊀学㊀报第３８卷ＹＡＮＧＪｉａｎｚｈｏｎｇ，ＺＥＮＧＦｕｍｉｎｇ，ＭＡＮＪｉａｎｆｅｎｇ，ｅｔａｌ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄＶｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＬａｎｄｉｎｇＢｕｆｆｅｒＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣＥ⁃３Ｌａｎｄｅｒ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅｏｆＣｈｉｎａ：ＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅ，２０１４，４４（５）：４４０⁃４４９（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［９］㊀ＧＩＢＳＯＮＬＪ，ＡＳＨＢＹＭＦ．ＣｅｌｌｕｌａｒＳｏｌｉｄ：ＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｍ］．２ｎｄｅｄ．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：ＣａｍｂｒｉｄｇｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，１９９７［１０］陈金宝，聂宏，赵金才，等．月球探测器软着陆缓冲机构着陆性能分析［Ｊ］．宇航学报，２００８（６）：１７２９⁃１７３２ＣＨＥＮＪｉｎｂａｏ，ＮＩＥＨｏｎｇ，ＺＨＡＯＪｉｎｃａｉ，ｅｔａｌ．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＬａｎｄｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＬｕｎａｒＰｒｏｂＳｏｆｔＬａｎｄｉｎｇＢｕｆｆｅｒＭｅｃｈａｎｉｓｍ［Ｊ］．ＡｃｔａＡｓｒｏｎａｕｔｉｃａ，２００８（６）：１７２９⁃１７３２（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１１］ＨｅｘＷｅｂ．ＨｅｘＷｅｂＴＭＨｏｎｅｙｃｏｍｂＥｎｅｒｇｙＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓＤｅｓｉｇｎＤａｔｅ［ＥＢ／ＯＬ］（２００５⁃０８⁃１５）［２０２０⁃０３⁃１５］．ｈｔｔｐ：ʊｗｗｗ．ｈｅｘｃｅｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．ｃｏｍ／Ｍａｒｋｅｔｓ／Ｐｒｏｄｕｃｔｓ／Ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ［１２］叶民镇．地面撞击模型建模及相关参数确定［Ｊ］．工程力学，２００６，２３（１０）：１０７⁃１１０ＹＥＭｉｎｚｈｅｎ．ＭｏｄｅｌｉｎｇｏｆＧｒｏｕｎｄＩｍｐａｃｔＭｏｄｅｌａｎｄＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＲｅｌａｔｅｄＰａｒａｍｅｔｅｒｓ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭｅｃｈａｎｉｃｓ，２００６，２３（１０）：１０７⁃１１０（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１３］刘颖，王海燕．试验设计与分析［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００５ＬＩＵＹｉｎｇ，ＷＡＮＧＨａｉｙａｎ．ＴｅｓｔＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，２００５（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）［１４］ＮＯＨＭＩＭ，ＭＩＹＡＨＡＲＡＡ．ＭｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒＬｕｎａｒＬａｎｄｅｒｂｙＭｅｃｈａｎｉｃａｌＤｙｎａｍｉｃｓＳｏｆｔｗａｒｅ［Ｃ］ʊＡＩＡＡＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔ，Ｒｅｓｔｏｎ，２００５ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｕｓｈｉｏｎｉｎｇＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＮｅｗＭｕｌｔｉｓｔａｇｅＡｌｕｍｉｎｕｍＨｏｎｅｙｃｏｍｂＢｕｆｆｅｒＣＨＥＮＪｉｎｂａｏ１，２，３，ＱＩＡＮＪｉａｃｈｅｎｇ１，ＪＩＡＳｈａｎ１，２，３，ＺＨＯＵＪｉｎｈｕａ１，ＸＵＹａｎａｎ１１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｔｅｒｓＤｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｎｄＬａｎｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＤｅｅｐＳｐａｃｅＡｓｔｒｏｎｏｍｙＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＡｇｅｎｃｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，㊀㊀Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａæèççççöø÷÷÷÷Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓａｆｅｔｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｌａｎｅｔａｒｙｄｅｔｅｃｔｏｒｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｎｄｉｎｇｂｕｆｆｅｒｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｏｖｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉ⁃ｓｔａｇｅａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｂｕｆｆｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｂｕｆｆｅｒｂｅｌｏｎｇｓｔｏａｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｂｕｆｆｅｒｔｈａｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ⁃ｓｔａｇｅａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｂｕｆｆｅｒｏｆｔｈｒｅｅｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙＡｎｓｙｓ／Ｌｓ⁃ｄｙｎａ．Ｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｈｒｅｅ⁃ｓｔａｇｅａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｏｆｔｗｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｆｔｅｒｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄ，ｔｈｅｒｅｖｅｒｓｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｐｅａｋｏｆｔｈｅｉｍｐａｃｔｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｉｓｓｍｏｏｔｈｅｒ，ｗｈｉｃｈｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｓａｆｅｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｌａｎｅｔａｒｙｄｅｔｅｃｔｏｒｄｕｒｉｎｇｌａｎｄｉｎｇ．Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅａｃｔｕａｌｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｏｔａｔｉｎｇｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｔｅｓｔｏｆｔｈｒｅｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｔｈｒｅｅ⁃ｓｔａｇｅａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂｈａｓｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｓｅｌｅｃｔｔｈｅｍｏｓｔｒｅａｓｏｎａｂｌｅｍａｔｃｈｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ．ＴｈｅｃｏｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｎｅｗｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｍａｃｈｉｎｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｕｓｉｎｇＡｄａｍｓｆｏｒｉｍｐａｃｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｌａｎｄｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｔｏｖｅｒｉｆｙｉｔｓｃｕｓｈｉｏｎｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄｉｎｇｂｕｆｆｅｒ；ｂｕｆｆｅｒ；ｍｕｌｔｉ⁃ｓｔａｇｅａｌｕｍｉｎｕｍｈｏｎｅｙｃｏｍｂ；ｒｅｖｅｒｓｅａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ；ｍａｃｈｉｎｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ６。

• 176•一种基于TL2844B的变频器用反激式开关电源设计天地（常州）自动化股份有限公司 蒋德智本文设计了一种基于德州仪器公司电流模式控制器TL2844B 的多路输出单端反激式开关电源。

该电源用于660V160kW 矿用变频器，采用DC-DC 变换方式，具有5路输出，通过稳定性良好的双环路反馈控制初级回路震荡脉冲占空比，以适应直流输入电压在较大范围内变化。

介绍了TL2844的工作原理及外围电路、电压反馈和电流反馈及保护电路、高频变压器设计、初级回路MOSFET 选型、输入输出滤波电路，旨在改善输出直流电源电能质量。

样板实验表明，该电源输出电压纹波在可以接受范围内，能够适应直流输入电压的大范围波动，为变频器持续运行稳定供电。

引言：矿用变频器产品是比较复杂的电力电子变流产品，其内部电路复杂、存在强弱电结合点，以及要考虑整机的散热问题，因此对为其控制回路供电的电源效率、输出纹波特性、输入电压范围适应能力要求较高。

因为开关电源相对于线性稳压电源效率大大提高，在开关器件合理选型的基础上，其电压输入范围也比线性电源更宽，因此在解决好滤波问题的前提下，相比于线性电源，开关电源具有很大的优越性。

随着电源技术的不断进步，开关电源朝着控制集成化、整体小型化发展，这得益于PWM 芯片的功能集成化，例如本文设计所提到的TL2844B 。

该控制器为离线或DC-DC 固定频率电流控制方案提供了必要的功能，并以数量最少的外围器件实现控制方案。

而且该器件成本较低，使用方便，可直接驱动晶体管和MOSFET ，其结构上的电压电流双环反馈调节系统可有效提高开关电源的电压调整率、负载调整率、系统稳定性和瞬态响应特性。

1 电源输入和输出要求为了满足变频器对电机的可靠控制，在电压电流采样电路稳定工作的前提下，实现转矩控制算法的运行，为电动机提供持续高质量的电能，需要开关电源为主控板、电压电流采样模拟电路及IGBT 驱动电路板提供稳定洁净的电源。

uc2844中文资料开关电源uc2844采用双列直插8脚封装;电流脉冲宽度调制器，输入电压范围5～30V，最大功耗=1W，振荡器频率≥500kHz，基准电压=5V，电压调整率=6mV，电流调整率=6mA，输出端最大电流=1000mA，最大占空度=95%。

内含振荡器、高增益误差放大、锁存器、推挽输出电路等，具有过压、过流检测保护功能。

uc2844引脚功能uc2844工作原理电源电路采用了电流PWM控制模式，就使反激式电路形成了稳定性很好的双环路反馈（输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路）控制系统，就可以通过开关电源的PWM调制器迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。

这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单。

反激电路适应于小功率开关电源。

单端反激式开关电源是以开关管的周期性导通与截止为主要特征。

开关导通时，在变压器的原边线圈一侧储存电能，与副边线圈相连的超快恢复二极管处于反偏压状态，所以二极管截止，在变压器次级线圈中无电流流过，即没有能量传递给负载。

开关管截止时，变压器副边电感线圈中的电压极性反转，使二极管导通，给输出电容充电，同时负载也有电流流过。

uc2844应用电路下图是为变频器设计的反激式开关电源的典型电路，主要包括交流输入整流电路，反激式开关电源功率级电路（有PWM控制器、MOS管、变压器及整流二极管组成），RCD缓冲电路和反馈网络。

其中PWM控制芯片采用UC2844。

UC2844是电流模式控制器，芯片内部具有可微调的振荡器（能进行精确的占空比控制）、温度补偿的参考基准、高增益误差放大器、电流取样比较器。

反激式开关电源典型设计。