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

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

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