紧凑、轻便、高效和可靠的电源转换器是未来全电动飞机 (MEA) 的基础。支持航空航天工业电气化的核心要素是采用 SiC MOSFET 的电源模块 (PM)。为了充分利用 SiC 实现的高开关速度,并应对功率器件并联带来的挑战,必须研究新颖的 PM 概念。本文探索了高度对称的布局、低电感平面互连技术和集成缓冲电容器,以实现适用于 MEA 应用的高效、快速开关和可靠的全 SiC PM。对多项性能指标与最先进的全 SiC PM 的全面评估证明了所提出的设计方法和制造技术的优势。此外,通过集成温度和电流传感器,为开发的 PM 添加了智能功能,这对于 MEA 中电力电子的安全应用至关重要。在此背景下,展示了使用 MOSFET 的温度敏感电气参数进行在线结温估算,从而实现非侵入式(即无需专用传感器)热监测。此外,还设计了一个高度紧凑的栅极驱动器,减少了整个系统的体积和复杂性,并将其集成在 PM 的外壳中。最后,在 500V 和 200A 下测量 PM 运行时的开关波形,证明了低电感布局、集成缓冲器和栅极驱动器带来的性能改进。
� 应用信息 产品描述 EC5534 轨到轨四通道放大器采用先进的高压 CMOS 工艺制造。其超轨输入能力和全摆幅输出范围使其成为广泛通用应用的理想放大器。3.2V/µS 高压摆率、快速稳定时间、3.5MHz GBWP 以及高输出驱动能力等特性已证明 EC5534 是 TFT-LCD 应用的良好电压参考缓冲器。高相位裕度使 EC5534 成为高驱动应用的电压跟随器连接模式的理想选择 电源电压、输入范围和输出摆幅 EC5534 可在 4.5V 至 18V 的单个标称宽电源电压下运行,在 -40 °C 至 +85 °C 的工作温度下性能稳定。EC5534 具有比轨到轨输入共模电压范围大 500mV 和共模抑制比为 70dB 的特性,允许在许多应用中进行宽范围感测,而无需担心超出范围,也不会影响准确性。EC5534 的输出摆幅通常延伸到正负电源轨 80mV 以内,负载电流为 5mA。只需降低负载电流,输出电压摆幅就可以更接近电源轨。图 1 显示了单位增益配置中设备的输入和输出波形。放大器在 ±5V 电源下工作,10k Ω 负载连接到 GND。输入为 10Vp-p 正弦波。可以轻松实现约 9.985 Vp-p 的输出电压摆幅。
1 炮盾 • 铝制外壳,用于对火炮部件进行防风雨、防弹和防生化防护。上部结构 [炮室] 在系统运行期间无人值守。 • 支撑检修门、系统通风、液压集管箱和与防护罩一体的减压缓冲器。 2 枪尾 • 固定炮管内的子弹以便射击,连接电动击针,并在射击时容纳爆炸压力。 3 炮口防护罩 • 提供动态外壳,覆盖和密封火炮的仰角弧,并为炮管和弹壳弹出门安装防风雨端口。 4 炮尾机构 • 液压活塞驱动的连杆,用于在射击或哑火事件后升高和降低枪尾和提取推进剂所需的部件。 5 炮管外壳 • 支撑炮管的后膛端。 • 安装后坐和反后坐缸,以及阀控气体喷射系统,以清除炮管中的残留气体。 6 炮架 • 为上部火炮提供底环和耳轴支撑。 • 安装传动机构和仰角动力驱动器、上部蓄能器系统、滑动组件和防护罩。• 为火炮的传动机构和仰角功能提供轴线。7 支架 • 为传动机构轴承和齿轮环的固定部件提供安装在甲板上的平台。8 托架 • 升至火炮仰角轴线,将垂直方向的弹药从上部提升机转移到火炮滑动装置的指向角,以便于后膛装填。9 滑动装置 • 火炮发射部件的主要组件,包括托架、枪尾盖和枪尾机构;火炮身管外壳;空壳提取器和托盘。• 安装火炮仰角轴线的耳轴;安装仰角齿轮扇形装置。
用电子氢替代部分化石燃料氢。这种电子氢生产的规模不一定小,因为传统的哈伯-博世合成工厂非常大。如今,工业氨生产厂平均日产氨 500-1,500 公吨 (MTPD),最大的工厂日产氨超过 3,500 公吨。以氨的大规模性为例,假设容量系数为 50%,用电子氢替代仅 200 MPTD 的产量就需要 150-200 MW 的可再生电力资源和类似规模的电解。2下一步,将利用大量可再生能源建造新的电子氨工厂。完全电子氨生产的一个挑战是需要工艺灵活性来管理可变的可再生能源,例如太阳能和风能。如今,哈伯-博世工厂基于化石燃料原料针对连续运行进行了优化,因此运行灵活性有限。灵活操作的风险包括热循环导致催化剂和设备寿命缩短以及生产效率降低。目前可以实施的一种解决方案是使用大型储氢缓冲器来管理不灵活的哈伯-博施工艺中间歇性的可再生能源原料。采用这种设计,哈伯-博施工艺将始终有恒定的原料。更好、更具成本效益的解决方案是优化哈伯-博施工艺,使产量根据可再生能源投入而变化。这种调节能力可能通过各种工厂设计和操作技术来实现。最后,电子氨合成的新技术,如低压、低温或电化学合成,仍处于实验室规模的研究阶段。近期的电子氨生产设施可能会使用哈伯-博施合成和某种形式的灵活性管理。
摘要 本研究论文介绍了一种用于“超大规模集成”(VLSI)应用的新型 22 晶体管 (22T)、1 位“全加器”(FA)。所提出的 FA 源自混合逻辑,该逻辑是“栅极扩散输入”(GDI)技术、“传输门”(TG)和“静态 CMOS”(SCMOS)逻辑的组合。为了评估所提出的 FA 的性能,在“设计指标”(DM)方面将其与最先进的 FA 进行了比较,例如功率、延迟、“功率延迟乘积”(PDP)和“晶体管数量”(TC)。为了进行公平比较,所有考虑的 FA 都是在常见的“工艺电压温度”(PVT)条件下设计和模拟的。模拟是使用 Cadences 的 Spectre 模拟器使用 45 nm“预测技术模型”(PTM)进行的。仿真表明,在输入信号频率 fin=200 MHz 和电源电压 V dd =1 V 时,所提出的 FA 的“平均功率耗散”(APD) 为 1.21 µW。它的“最坏情况延迟”(WCD) 为 135 ps,并且“功率延迟积”(PDP) =0.163 fJ。进一步为了评估所提出的 FA 在 V dd 和输入信号操作数大小方面的可扩展性,它嵌入在 64 位 (64b)“行波进位加法器”(RCA) 链中,并通过将 V dd 从 1.2 V 以 0.2 V 的步长降低到 0.4 V 来进行仿真。仿真结果表明,只有所提出的 FA 和其他 2 个报道的 FA 能够在不同的 V dd 值下在 64b RCA 中运行,而无需使用任何中间缓冲器。此外,我们观察到,与其他 2 个 FA 相比,所提出的 FA 具有更好的功率、延迟和 TC。关键词:全加器、PDP、低功耗、静态 CMOS、门扩散输入、传输门逻辑
加法机、计算器 3 船坞、便携式 5 空调/沼泽冷却器 8 长度为 31 英尺或更长的船只 17 空中舞者(即充气管人) 3 长度小于 31 英尺的船只(基于年龄) 17a 空气过滤系统 8 书籍和图书馆 1 飞机零件制造工具和模具 25 锅炉 8 警报系统 3 摊位、棚屋和售货亭 - 便携式 5 全地形越野车(基于年龄) 9 装瓶设备 8 扩音器和麦克风 3 保龄球馆球瓶定位器和设备 8 游乐园游乐设施 - 非便携式 16 保龄球计分系统(数字) 3 游乐设施 8 休息、金属板 8 公寓家具 5 酿酒/蒸馏设备 8 服装架 5 广播/接收设备 8 水族馆 5 烤肉架 8 沥青铺路设备,重型设备 13 地板缓冲器 8 沥青混合料厂,建筑 13 建筑物和棚屋 - 便携式 5 ATM 机 3 面包加热器 8 礼堂座位 5 砧板和桌子 5 自动药房管理系统 2 柜子 5 汽车升降机和千斤顶 8 光缆,(地上) 5 汽车润滑设备 8 光缆,(地下) 16 汽车排放测试机 3 同轴电缆,(地下或地上) 5 汽车发动机分析机 3 有线电视广播设备 3 汽车服务和维修设备 8 有线电视连接/分配 3 遮阳篷 5 有线电视头端 3 婴儿床 5 Cad / Cam 系统软件 1 反铲和前端装载机拖拉机 13 计算器 3 烘焙设备 8 相机,胶片和数码 3 酒吧设备和调酒台 8 摄像机 / 电视广播摄像机 3烧烤炉 8 露营装备,短寿命 1 路障 1 野营炉 3 酒吧和后酒吧 5 糖果制造炉 8 浴室垫 1 罐头设备 8 电池 1 天篷 5 电池充电器 8 洗车设备 8 电池储能系统 16 碳酸饮料和果汁分配器 8 美容和理发店/沙龙设备 5 心导管实验室 - 医用 2 美容和理发店/沙龙设备 3 地毯清洁剂 8 床罩,床单和亚麻布 1 地毯 3 酒店/汽车旅馆床 5 手推车,(购物车除外) 5 医用床 8 现金箱 5 啤酒冷却器 8 收银机 - 手动 3 长凳 5 收银岛 5 自行车,出租 3 铸造设备 8 广告牌 16 走秀 5 广告牌 LED 组件@(参见 C7) 5 猫扫描仪 2广告牌(不包括 LED 组件) 16 手机与数据存储设备 3 纸币兑换机 3 水泥配料厂 13 便携式垃圾箱 5 水泥泵车 6 毯子 1 水泥模板 - 轻型 ##(参见 C7) 1 高炉 8 水泥模板 - 重型 ##(参见 C7) 16 百叶窗/遮阳帘 5 CEREC 系统 - 牙科 2 鼓风机 8 椅子、长凳与凳子 5 C - 1
单元 1:放大器 16 小时 多级放大器:多级放大器的需求和使用、总增益、级联与共源共栅。RC 耦合放大器。达林顿放大器 - 电路、电流增益、Zi、Zo、优点。功率放大器:电压与功率放大器、功率放大器的需求、分类 A 类、C 类(仅提及)B 类:推挽放大器、工作、效率(推导)、交叉失真、谐波失真、互补对称(无变压器)。比较。调谐放大器:需要单调谐和双调谐、工作、频率响应曲线、优点和缺点、耦合说明。JFET - 类型 - p 沟道和 n 沟道、工作和 IV 特性 - n 沟道 JFET、参数及其关系、BJT 和 JFET 的比较。共源放大器、MOSFET:E&D、MOSFET – n 沟道和 p 沟道、构造、工作、符号、偏置、漏极和传输特性、CMOS 逻辑、CMOS 反相器 - 电路、工作和特性。单元 2:反馈放大器和振荡器 10 小时反馈:反馈类型正反馈和负反馈、框图、反馈对 Av、BW、Zi 和 Zo 的影响(仅适用于电压串联反馈放大器电路)。振荡器的需求;正反馈、储能电路 – 振荡、谐振频率。巴克豪森振荡准则、LC 调谐振荡器 - Colpitts 和 Hartley 振荡器、振荡频率(无推导)、最小增益、优点和缺点、RC 振荡器 - 相移和 Wein 桥振荡器(无推导)、频率和最小增益、晶体振荡器、压电效应、等效电路、串联和并联谐振电路、Q 因子。非正弦振荡器:非稳态多谐振荡器,工作波形,频率公式(仅提及),单稳态多谐振荡器,双稳态多谐振荡器(触发器概念)。 单元 3:集成电路 04 小时 IC555 框图和引脚图。 IC555 应用 - 非稳态(推导)和单稳态多谐振荡器,压控振荡器。 施密特触发器。 IC 稳压器:LM317,IC78XX,79XX 系列(框图) 单元 4:运算放大器(Op-Amp) - 理论与应用 11 小时 Op-Amp 框图,引脚图 IC741,规格,理想和实际运算放大器参数的特性 - 输入偏置电流,输入失调电压,输出失调电压,CMRR,斜率 SVRR,失调零,开环运算放大器限制,闭环运算放大器。负串联反馈放大器的框图,反相和非反相反馈电路,增益,R if ,R of 。虚拟接地,单位增益带宽积。应用:加法器 - 反相和非反相,减法器,比例变换器,缓冲器,积分器,微分器(理想和实用)。比较器,过零检测器,有源滤波器 - 巴特沃斯一阶低通、高通、带通、带阻、全通滤波器。二阶滤波器(仅提及)。自学:04 小时 IC 制造技术。推荐教科书 1、运算放大器和线性电路,Ramakanth Gayakwad PHI,第 5 版,2015 年。2. 应用电子学教科书,RS Sedha
2 Google Quantum AI,加利福尼亚州戈利塔 超导量子处理器是最先进的量子计算技术之一。基于这些设备的系统已经实现了后经典计算 [1] 和量子纠错协议的概念验证执行 [2]。虽然其他量子比特技术采用自然产生的量子力学自由度来编码信息,但超导量子比特使用的自由度是在电路级定义的。当今最先进的超导量子处理器使用 transmon 量子比特,但这些只是丰富的超导量子比特之一;在考虑大规模量子计算机的系统级优化时,替代量子比特拓扑可能会证明是有利的。在这里,我们考虑对 Fluxonium 量子比特进行低温 CMOS 控制,这是最有前途的新兴超导量子比特之一。图 29.1.1 比较了 transmon 和 Fluxonium 量子比特。 transmon 是通过电容分流约瑟夫森结 (JJ) 实现的,是一种非线性 LC 谐振器,其谐振频率为 f 01,非谐性分别在 4-8GHz 和 200-300MHz 范围内。transmon 有限的非谐性约为 5%,限制了用于驱动量子比特 f 01 跃迁的 XY 信号的频谱内容,因为激发 f 12 跃迁会导致错误。以前的低温 CMOS 量子控制器通过直接 [3,4] 或 SSB 上变频 [5,6] 复杂基带或 IF 包络(例如,实施 DRAG 协议)生成光谱形状的控制脉冲;这些设备中高分辨率 DAC 的功耗和面积使用限制了它们的可扩展性。fluxonium 采用额外的约瑟夫森结堆栈作为大型分流电感。这样就可以实现 f 01 频率为 ~1GHz 或更低的量子比特,而其他所有跃迁频率都保持在高得多的频率(>3GHz,见图 29.1.1)[7]。与 transmon 相比,fluxonium 的频率较低且非谐性较高,因此可以直接生成低 GHz 频率控制信号,并放宽对其频谱内容的规范(但需要更先进的制造工艺)。在这里,我们利用这一点,展示了一种低功耗低温 CMOS 量子控制器,该控制器针对 Fluxonium 量子比特上的高保真门进行了优化。图 29.1.2 显示了 IC 的架构。它产生 1 至 255ns 的微波脉冲,具有带宽受限的矩形包络和 1GHz 范围内的载波频率。选择规格和架构是为了实现优于 0.5° 和 0.55% 的相位和积分振幅分辨率,将这些贡献限制在平均单量子比特门错误率的 0.005%。它以 f 01 的时钟运行,相位分辨率由 DLL 和相位插值器 (PI) 实现,而包络精度则由脉冲整形电路实现,该电路提供粗调振幅和微调脉冲持续时间(与传统控制器不同,使用固定持续时间和精细幅度控制)。数字控制器和序列器可播放多达 1024 步的门序列。图 29.1.2 还显示了相位生成电路的示意图。DLL 将这些信号通过等延迟反相器缓冲器 (EDIB) 后,比较来自电压控制延迟线 (VCDL) 的第一个和第 31 个抽头的信号。这会将 CLK[0] 和 CLK[30] 锁定在 180°,并生成 33 个极性交替的等延迟时钟信号。使用 CLK[30] 而不是 CLK[32] 来确保在 PFD 或 EDIB 不匹配的情况下实现全相位覆盖,这可能导致锁定角低于 180°。一对 32b 解复用器用于选择相邻的时钟信号(即 CLK[n] 和 CLK[n+1]),开关和 EDIB 网络用于驱动具有可选极性的 PI。 PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。PI 单元由多路复用器和限流反相器组成。32 个单元并联组合,所选相位之间的权重由驱动多路复用器阵列的温度计编码的 31b 值设置(第 32 个反相器始终由 CLK[n] 驱动)。相位生成电路具有 11b 控制,可提供实现 0.5° 精度的裕度。图 29.1.3 显示了脉冲整形器原理图。它接收相移时钟并应用可编程幅度和持续时间的矩形包络。SW1 用于门控数字 CW 信号。然后,门控信号由一个电路缓冲和衰减,该电路由可变电阻器 R 0(16 个值,从 10 到 170kΩ)组成,通过 2:1 双调谐变压器连接到 50Ω 负载。该电路将可用功率降低了约 17 至 29dB,同时提供 50Ω 输出匹配并过滤脉冲频谱,为信号包络引入几纳秒的指数上升和下降时间,适用于大量子比特非谐性。R 0 、CP 和 CS 通过 SPI 总线进行编程,以进行静态预调谐。但是,提供了一个 0 至 18dB 衰减器电路,步长为 6dB,用于实时粗调幅度。输出端集成了 SW2,以提供额外的开-关隔离。