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                            超聲波發生器設計

                            2014/11/22 11:09:01點擊:
                            超聲波發生器設計

                                本文采用振蕩一放大型超聲波發生器,其結構框圖如圖2所示。它是一個帶有振蕩電路的放大器,由振蕩、放大、匹配電路和電源組成。振蕩器產生一定頻率的信號,放大器將其放大到一定的功率輸出。達到最佳負載值,通過輸出變壓器進行阻抗匹配,并通過功放輸出。
                            圖2 振蕩-放大型超聲波發生器結構框圖
                            (1)振蕩器電路
                            由于TIA94價格便宜而且性能優越,設計采用由開關穩壓塊TIA94構成的振蕩器。振蕩器電路見圖3。
                            圖3 振蕩器電路圖
                            將TIAt94的5腳(CT)和6腳(RT)接定時元件電阻R和電容c,即可起振,振蕩器工作頻率由下式決定:
                            廠= 而 (Hz)
                            振蕩器輸出方波的占空比是換能器產生的超聲波強度的決 定因素。通過給TIA94的4腳加以一定的直流電壓就可實現占空比調整。定時元件由電容C、電阻R1和電位器R2構成,調節電位器R2即可實現頻率的調 整。本機供電電源為12V,采用的是推挽工作方式。電阻R3(10kQ)和電位器R4(10kQ)構成分壓電路,死區時間控制端的電位應界于2.5~5V 之間。調節電位器R4亦可實現超聲波的強度調節。
                            (2)低壓驅動電路
                            本機采用高壓小電流功放電路,由兩只三極管和耦合變壓器構成,見圖4。為了避免兩只功放管同時導通,導致內部功耗增加,兩管的導通時間必須錯開,使它們在交替工作時有一段同時截止的時間。為此,三極管P1和P2對振蕩器的輸出作反相處理,三極管選用PNP型的8550。
                            低壓驅動電路所用的電源是直流12V,而功放電路的電源是交流220V,在三極管后加入一個耦合變壓器,完成高低壓隔離的任務。
                            圖4 低壓驅動電路
                            (3)功放匹配電路
                            功放電路如圖5所示。電路由兩個VMOS功率場效應管2SK791構成。具有線性度高、頻率響應好、開關速度快等油水分離器優點,是理想的開關元件。但其關斷特性在電流小時并不理想,下降沿有拖尾。
                            圖5 功放電路
                            (4)高頻驅動和匹配電路
                            高頻驅動和匹配電路如圖6。為保證超聲發生器與換能器振動系統高效安全工作,匹配電路必不可少。匹配包括兩個方面:調諧和阻抗變換。調諧匹配電路改善發生器與換能器之間的耦合過程,以便功率高效率傳輸給換能器。為了減少匹配電路本身的功率損耗,必須采用電感和電容等儲能元件。
                            匹配電路也會影響換能器的振動特性。
                            圖6 高頻驅動和匹配電路

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