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Para el
desarrollo de tecnologías aeronáuticas ecológicas se utilizan técnicas
de control de flujo activo (AFC) para reducir el ruido, las emisiones y
el consumo de combustible. Los actuadores piezoeléctricos basados en
sistemas microelectromecánicos (SMEM) para el AFC están sometidos a
requisitos estrictos relativos al nivel del voltaje de accionamiento y
la carga capacitiva. Sin embargo, la mayoría de los componentes
comerciales de alto voltaje del amplificador son grandes y pesados o
solo pueden conducir cargas capacitivas moderadas.
En este contexto, un equipo de científicos inició el proyecto «High
voltage amplifier for MEMS-based active flow control (AFC) actuators»
(HIVOLA), financiado con fondos europeos, para desarrollar un circuito
integrado de alto voltaje específico para la aplicación (ASIC) que
controle varios actuadores piezoeléctricos basados en MEMS. Entre estos
últimos se incluyen microactuadores de chorro sintético y
microactuadores de chorro pulsante.
El ASIC desarrollado consta de seis etapas de amplificación de alto
voltaje junto con un sistema electrónico integrado para controlar la
temperatura y el cambio de fase. Además, es capaz de conducir cargas
capacitivas altas de hasta 600 nanofaradios (nF) y de funcionar con
voltajes de servicio de hasta 300 V.
En particular, el diseño de ASIC impide el acoplamiento no deseado
para garantizar la funcionalidad completa del sistema incluso en caso de
fallo de un único subcircuito. Además, cada una de las etapas de alto
voltaje es alimentada por separado y puede conducir una carga máxima de
100 nF. En caso de calentamiento excesivo, un circuito de control de
temperatura integrado detiene el funcionamiento del subsistema.
La solución de HIVOLA reduce el espacio, el peso y el consumo de
energía, gracias a la miniaturización de la electrónica del ASIC,
garantizando además una elevada eficiencia. Debido a su desarrollo
exitoso, además de en sistemas de accionamiento, un ASIC de este tipo
puede encontrar aplicación en otros productos aeronáuticos.