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超声波发生器驱动电源

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    标    签:超声波电源

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    文档简介

    江南大学

    硕士学位论文

    基于单片机控制的超声波发生器驱动电源的研究

    姓名:张锋

    摘要:

    人的耳朵能感受到的振荡频率在20.20000Hz范围的声波,超过人耳能感受到的声

    波频率以上的声波叫超声波。超声波有许多应用,有超声波清洗、超声波钻孔、超声波

    振动等。超声波振动是近几十年兴起的新事物,随着人们对超声波研究的不断深入,应

    用也日益广泛。

    功率超声技术凭其独特的优点在国民经济各部门日益广泛应用。目前超声设备由采

    用大功率电子管或高频可控硅发展到全控型电子器件。随着新理论、新技术、新器件的

    不断出现和成熟,超声技术必将充分发挥其优势,在各领域产生更大作用。本文涉及的

    功率超声系统主要由高频超声波电源和压电振子两部分组成。高频超声波电源为压电振

    子提供电能,压电振子将电能转为动能。

    超声波发生器的种类很多,大致可分为两种类型,机械型和电声型。机械型超声波

    发生器直接用机械方法使物体振动而产生超声波。常见的机械型超声波都是流体动力式

    的,即利用每秒几万次的频率断续从喷口喷出,撞击放在喷口前的空腔或簧片,引起共

    振在媒质中产生超声波。电声型超声波发生器是应用的最广泛的。它是利用电磁能量转

    换成机械波能量。

    本设计采用频率自动跟踪的方式来使超声波换能器处于谐振,满足超声波电源与超

    声波换能器工作在最佳状态,使得整机达到最佳工作效率。功率检测电路调节脉冲电压

    的脉宽来改变超声波发生器的输出功率,以实现功率恒定。压控振荡器选用货源充足、

    价格低廉的TL494,可满足本设计要求。D类功率放大器就是开关功率放大器,选用高

    耐压的VMOS管,组成半桥电路,VMOS管的驱动采用变压器隔离倒相。由于超声波

    换能器的特性,超声波清洗机中的匹配电路包含两个:一个是功率匹配,一个是调谐匹配。

    前者是为了使超声波电源的输出内阻与负载阻抗相一致,采用变压器匹配方法。后者是

    使换能器呈现纯阻性,采用串联电感的方法。

    本文对系统的总体设计方案、硬件和软件设计、单元电路及主要单元电路实验进行

    了详细地介绍。文章最后应用PSPICE软件对整个系统进行了仿真分析,对理论设计进

    行修正。结果表明系统设计可行,性能指标基本可以满足设计要求。

    关键词:压电振子;超声波发生器;功率检测;频率跟踪

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