超声波电源驱动电路的设计
超声波发生器电源控制电路
超声波发生器电源控制电路信息发布时间：(2008年8月7日22:02:40 ) 发布者IP地址:信息详细内容:第60324篇:基于PWM大功率超声波电源的设计发布时间:2006年12月30日点击次数:120 来源:电子设计应用作者:内蒙古科技大学机械工程学院苏凤岐汪建新孙建平摘要：本文详细介绍了为驱动磁滞伸缩换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源,该电源采用由IGBT构成的全桥式逆变主电路,实现了逆变降压和输出电压调控。
控制电路以脉宽调制电路为核心,通过给定信号和反馈信号电压的比较,获得宽度可变的脉冲信号,调节电源的输出电压,并实现对电源的闭环控制。
关键词：IGBT;波形发生器;超声换能器;脉宽调制引言近年来,随着全控制型电子器件和PWM技术的迅速发展,功率超声的应用及其驱动电源的开发已成为热点研究领域之一。
本文介绍的高频换能器驱动电源,采用全桥移相式串联电路拓扑,以单片脉宽调制电路为核心、IGBT功率管为功率开关器件,实现了大功率输出。
它具有效率高、性能稳定、体积小、质量轻和调节方便等优点。
超声波电源的设计超声波电源的组成及原理框图逆变式超声波电源主要由主电路和控制电路两部分组成,其基本原理框图如图1所示。
图1超声波发生器原理框图主电路是将电能从电网传递给负载的电路,其主要作用是减小变压器体积和改善电源的动态品质。
控制电路则主要为逆变主电路提供开关脉冲信号,驱动逆变主电路工作,并借助反馈电路和给定电路来实现对逆变器的闭环控制。
逆变主电路逆变主电路包括输入整流滤波、逆变器和输出滤波三个主要部分,而逆变器则是其核心部件。
逆变器本设计采用的逆变电路为全桥式逆变电路,其优点是：适用于大功率输出,主变压器只需一个原边绕组,通过正、反向的电压得到正、反向的磁通。
因此,变压器铁芯和绕组得到最佳利用,使效率得到提高。
另外,功率开关管在正常运行情况下,最大的反向电压不会超过电源电压,4个能量恢复二极管能消除一部分由漏感产生的瞬时电压,无须设置能量恢复绕组,反激能量便得到恢复利用。
1mhz超声波换能器收发驱动电路的设计
1mhz超声波换能器收发驱动电路的设计由于超声波技术的不断发展，超声波换能器的应用越来越广泛，如现代的空调、安防、医疗、工业控制等行业中都有超声波换能器的踪影。
1MHz超声波换能器收发驱动电路是超声波换能器应用中一个关键性部件。
1MHz超声波换能器收发驱动电路是一种高电平电路，它可以将超声波信号转换为高电压电流，以用于驱动超声波发射器。
电路既可以控制超声波换能器的收发信号，又可以进行漏振控制，以调整超声波发射器的功率。
1MHz超声波换能器收发驱动电路的设计总体分为电路框架的构建、电路电源的设计、收发控制管理电路的设计、差分放大器的设计、驱动电路的设计以及漏振调节的设计等几个方面。
1、框架的构建：在电路框架的构建中，要考虑设计电路的性能和功能，最终确定电路的器件种类、布线流程和结构形式，确保电路有良好的连接性和稳定性。
2、电源设计：电源设计是1MHz超声波换能器收发驱动电路的重要组成部分。
根据驱动电路的工作电压、功耗以及发射功率的要求，应选择合适的电源器件。
3、收发控制管理电路设计：收发控制管理电路设计是1MHz超声波换能器收发驱动电路的核心部分，要根据应用需求，采用合适的元器件组合，组成可控制超声波换能器收发信号的模块，并结合相关锁相环设计出可进行可靠而有效的收发控制和管理电路。
4、差分放大器设计：差分放大器的设计是保证超声波换能器收发驱动电路的高精度放大和比较，使收发精度更高的重要环节，采用的放大器应具有较高的额定输入电压、较快的电流响应速度以及较低的噪声水平等特性。
5、驱动电路设计：驱动电路设计是控制超声波换能器发射脉冲宽度和频率的主要环节，要求驱动电路有较高的额定输入电压、较快的响应速度及较低的噪声水平，保证超声波发射器有较好的功率性能。
6、漏振调节：漏振调节是1MHz超声波换能器收发驱动电路的重要环节，通过调节漏振的方式可以调整超声波发射器的功率，以确保超声波换能器的收发性能。
由此可见，1MHz超声波换能器收发驱动电路的设计是一个具有挑战性和复杂性的技术，它需要不断尝试和改进，以实现超声波换能器应用中更好的性能。
超声波电源的设计
超声波电源的设计超声波设备通常需要稳定的直流电源来驱动超声波发生器和传感器。
因此，超声波电源的设计需要满足以下要求：1.工作电压和电流：根据超声波设备的工作需求，确定适当的工作电压和电流。
一般来说，超声波设备的工作电压在10V到100V之间，电流在0.1A到1A之间。
2.稳定性：超声波电源需要提供稳定的电压和电流输出，以确保超声波设备的正常工作。
为了实现稳定性，可以采用电压稳压器、电流稳流器等电路设计。
3.过载和短路保护：超声波设备可能会遇到过载和短路情况，因此超声波电源需要具备过载和短路保护功能。
这通常可以通过采用过载保护电路和短路保护电路来实现。
4.效率：为了提高超声波电源的效率，可以采用高效率的功率变换器来降低能耗。
常用的功率变换器包括开关电源和开关模式电源等。
5.纹波和噪声：超声波电源需要降低输出电压和电流的纹波和噪声水平，以确保超声波设备的正常工作。
可以采用滤波器等电路设计来降低纹波和噪声。
6.温度保护：超声波电源需要具备温度保护功能，以防止过热损坏。
可以采取过温保护电路设计来实现温度保护。
1.分析超声波设备的工作需求，确定电源的工作电压、电流和其他特性。
2.设计电源的基本电路，包括整流电路、滤波电路、稳压电路和保护电路等。
3.选择适当的元器件，包括整流器、滤波电容、稳压器、保护元件等。
在选择元器件时，需要考虑其工作电压、电流以及供应商的信誉度。
4.进行电路仿真和优化，以确保电源设计的稳定性、效率和可靠性。
5.进行实验验证，测试电源的性能和可靠性。
6.优化设计并进行样机制作，最终完成超声波电源的设计。
总之，超声波电源的设计需要综合考虑超声波设备的工作需求，通过合理的电路设计和元器件选择，以实现稳定、高效、可靠的电源供应。
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
一种高频超声波换能器驱动电路的设计
高频超声波换能器驱动电路的设计主要包括以下几个方面：
1. 选择合适的驱动器件：高频超声波换能器通常采用压电陶瓷材料制成，因此需要选择适合驱动压电陶瓷的驱动器件，常见的有MOSFET、IGBT等。
2. 驱动信号发生电路：设计一个能够产生高频驱动信号的电路，通常采用谐振电路或者多谐振电路来产生高频信号。
谐振电路可以根据超声波换能器的谐振频率进行设计，多谐振电路可以产生多个频率的信号，以适应不同的工作模式。
3. 驱动信号放大电路：由于超声波换能器的驱动信号幅度较小，需要通过放大电路将信号放大到足够的幅度。
放大电路可以采用功率放大器或者运放放大器等。
4. 驱动信号保护电路：由于高频超声波换能器在工作过程中会产生较高的功率，需要设计相应的保护电路来保护驱动器件和超声波换能器，如过电流保护、过温保护等。
5. 驱动电源设计：为了提供稳定的驱动电流和电压，需要设计一个合适的电源电路，可以采用直流电源或者交流电源，根据具体的需求选择。
6. 控制电路设计：为了实现对超声波换能器的控制，可以设计一个
控制电路，可以根据需要调节驱动信号的频率、幅度等参数。
高频超声波换能器驱动电路的设计需要考虑到驱动器件的选择、驱动信号的发生、放大和保护，以及电源和控制等方面，需要根据具体的需求进行设计。
低压电源驱动的超声波发射接收电路设计
低压电源驱动的超声波发射接收电路设计摘要：本文通过分析常见的超声波发射电路，在此基础上，研究出由低压电源驱动的超声波发射接收电路。
本电路只需要较低直流电源供电，电路开关是场效应管的元件，其安全系数相对较高。
采用电压跟随电路、隔离电路设计，能够将无关电路对接受电路作用减弱。
本文结合LF256（野外驱鸟设备）震荡的问题实例开展分析，提出低压电源驱动的超声波发射接收电路设计，解决了原本存在的超声波信号接收问题。
关键词:超声波；发射接收电路；电压跟随；自激振荡；滤波引言：通过研究分析常见超声波发射电路原理，构建了性能可靠、稳定的发射超声波电路。
本文提出的这一电路，能够在储能电感瞬时放电时产生较高的功率脉冲，以此激励超声转换器，促使其发挥作用，脉冲电压最高可达几百V。
同时，超声波接受电路的电压跟随器，精准可靠，操作简单。
1超声波发射的电路1.1超声波发射的电路为切实满足实际需求，超声波产生的发射超声波电路形式多样化。
当前，常见的主要包括三种，分别为RLC谐振类方法、脉冲电源激励、电容瞬间放电法，本实验选取的是前两种。
1.1.1RLC谐振类法电路阻抗工作、升压工作是借助脉冲变压器完成，RLC并联谐振能够生成高频、高压脉冲激励信号。
这一方法电路占地面积较大，其可借助变压器，提升电压。
1.1.2脉冲电源激励法这类电路主要是通过换能器加载直流高电压瞬间，生成正高压脉冲。
正高压脉冲，能够促使换能器产生超声波。
换能器电阻影响较小，电源几乎与短路状态相似。
通过电源瞬时电流数值较大，对电源过载能力提出了较高的要求，其功率较大、损耗较大，会很大程度影响检测精准度。
1.2基于低压电源的超声波发射电路为确保超声波性能可靠、稳定，降低其能耗。
本文构建一种全新的发射电路，这一电路原理在于借助储能电感，瞬时放电产生高脉冲电流，这一电流可激励换能器。
借助调节控制信号频率、电感参数，能够促使换能器产生共振频率。
这一电路不需要高压电流，能够将电路体积缩小，可实现电路生成的节约，将各类危险因素消除。
超声波电路设计指导
超声波电路设计指导1．超声波发射电路τ图1 发射电路T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管U1 IR4426注1电源电压用12V。
U1极忌长时间导通。
在U1与T之间可以插入限流电阻保护U1，电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在正常工作状态，U1只在极短时内导通，即使无限流电阻也不致损坏。
R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充放电时间可越长，R1可以越大。
建议取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。
C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容RL 510Ω注1：若使用IR4427，应当注意其输入输出波形不反相，所以在本电路中输入使用正脉冲信号。
简要工作原理如下。
当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。
一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。
当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。
超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。
图2 超声波传感器上信号波形示意2．超声波接收电路限幅限幅放大检波后级放大比较或1N60图3 接收电路图3中：（1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。
（2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF；也不宜太小，否则信号损耗会比较大。
（3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。
（4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。
可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。
（5）后级放大电路中运放无需再使用AD818，推荐使用NE5532。
3．脉冲间隔测量电路请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。
超声波电源驱动电路的设计
超声波电源驱动电路的设计1.确定系统需求：首先需要确定超声波电源需要工作的额定频率、输出电压和输出电流等参数。
这些参数将决定后续电路设计的具体方案。
2.选取功率器件：根据系统需求选择合适的功率器件，通常可以选择MOSFET或IGBT作为功率管。
考虑到超声波电源需要驱动较高频率的超声波换能器，因此功率器件需要具备快速开关特性和低开关损耗。
3.设计驱动电路：超声波电源的驱动电路一般采用半桥或全桥拓扑。
在半桥拓扑中，一个高侧和一个低侧功率管分别连接到超声波换能器的两端。
在全桥拓扑中，两个高侧功率管和两个低侧功率管都连接到超声波换能器的两端。
这两种拓扑各有优劣，选择时需要根据具体应用需求和功率管的成本来确定。
驱动电路的设计需要考虑到对功率器件的驱动信号的控制，保证合适的开关特性和工作频率。
4.设计保护电路：超声波电源在工作过程中可能会面临过电流、过温和短路等问题，因此需要设计相应的保护电路。
一般情况下，可以通过电流传感器和温度传感器等元件来实现对超声波电源的保护。
5.设计反馈控制回路：为了使超声波电源能够稳定输出设计的电压和电流，需要设计反馈控制回路。
该回路可以通过采集输出端的电压和电流信号，并调整驱动信号来实现对输出的精确控制，实现工作参数的稳定性和精度。
6.电路仿真和优化：在设计完成后，进行电路仿真和优化以确保电路的性能和可靠性。
常用的电路仿真软件有SPICE和PSIM等。
通过仿真可以评估电路的性能指标，并对电路参数进行调整和优化。
7.PCB设计和制作：根据最终确定的电路设计方案，进行PCB板的设计和制作。
在PCB设计中需要考虑电路布局、信号传输和电磁兼容性等问题，以确保电路的稳定性和可靠性。
8.电路测试：完成PCB制作后，对电路进行测试和调试，包括输出电压、输出电流、开关频率等参数的测试。
根据测试结果可以对电路进行调整和优化。
总结：超声波电源驱动电路的设计涉及到系统需求确定、功率器件选择、驱动电路设计、保护电路设计、反馈控制回路设计、电路仿真和优化、PCB设计和制作以及电路测试等多个步骤。
超声换能器驱动电路
超声换能器驱动电路
超声换能器驱动电路是将交流信号转换为超声波信号的电路。
它主要包括以下几个关键组成部分：
1. 信号源：信号源产生交流信号，一般使用振荡电路或信号发生器。
交流信号的频率决定了超声波的频率。
2. 驱动电路：驱动电路将信号源的输出信号放大，并提供足够的电流和电压给超声换能器。
常见的驱动电路包括放大器、功率放大器和驱动电路。
3. 超声换能器：超声换能器是将电能转换为超声波能的装置。
通常使用压电材料，如压电陶瓷或压电聚合物等。
驱动电路提供的电信号使超声换能器振动，并产生超声波。
4. 耦合电路：耦合电路将驱动电路与超声换能器连接在一起，以实现能量的传递和匹配。
常见的耦合电路包括匹配电路、阻抗匹配网络等。
5. 控制电路：控制电路用于调节超声波的频率、幅度和工作模式等参数。
它可以实现信号的调制、调频和调幅等功能。
超声换能器驱动电路的设计需要考虑驱动电流和驱动电压的要求、功率传递的效率、信号的稳定性和超声波的质量等因素。
同时，还需考虑电路的稳定性和可靠性，以及与其他系统的兼容性。
因此，在设计超声换能器驱动电路时，需要综合考虑电路的各个方面因素，并进行合理的设计和优化。
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超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 硬件电路上双重控制PWM 信号。当没有过流发生时， EXB841的5引脚不输出故 障信号，此时5引脚输出 的是高电平，三极管VA0 不导通，此时，与门1引 脚为高电平，由单片机产 生的PWM使三极管VA1导 3 通，此时，与门2引脚为 高电平，与门输出高
贰
针对EXB841芯片内部提供的-5V负偏压不足重新设计的电路。 创新点： 创新点： 解释： 解释： EXB841使用单一的20V电 源产生+15V和-5V偏压。 在高电压大电流条件下， 开关管通断会产生干扰， 使截止的IGBT误导通，针 对负偏压不足的问题，设 计了外部负栅压成型电路， 用外接8V稳压管VA9代替 了EXB841芯片内部的5V VA9为8V稳压管 稳压管。电源电压升为 24V。
超声波换能器驱动电路的设计
EXB841芯片简介
EXB841芯片包含正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作三项功能. 当1 4和15两脚 间外加PWM控制信号时候，15和14脚有10mA ～ 25mA，在GE两端产生约15v ～ 18v的 IGBT开通电压；当触发控制脉冲电压撤消时，在GE两端产生约-5.1 V的IGBT关断电压. 过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 电平，三极管VA2导通， 驱动EXB841芯片工作， 当出现过流时，5引脚输 出故障信号，一路信号输 出至触发器S端，此时，S 端为高电平，Q端输出高 电平，使三极管VA0导通， 此时，与门1引脚为低电 3 平； 另一路信号，输至单 片机，经过单片机
超声波换能器驱动电路的设计
EXB841芯片简介
Uce由二极管V7检测.当IGBT开通时，若发生负载短路等产生大电流的故障，Uce值大幅 上升，使二极管V7截止，EXB841的6脚“悬空”，B点和C点电位开始由约8 V 上升，当 上升至13 V 时，Vs1被击穿，V3导通，C4通过R7和V3放电，E点的电压逐渐下降，V6导 通，从而使IGBT的GE间电压Uge下降，实现缓关断，完成EXB841对IGBT的保护.
超声波换能器驱动电路的设计
项目创新亮点简介
壹
针对过流现象产生时，设计的软件和硬件电路双重控制PWM信号。 针对EXB841芯片内部提供的-5V负偏压不足重新设计的电路。
贰
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 在过流保护时，EXB841 对IGBT进行软关断，并在 其5脚输出故障指示信号， 但不能封锁输入的PWM控 制信号。只是将正常的驱 动信号变成一系列降幅脉 冲实现IGBT的软关断，而 不对真正的过流进行保护。 3 本文设计PWM信号封锁电 路，从软件和
超声波换能器驱动电路的设计
壹
针对过流产生时，设计的软件和硬件电路双重封锁PWM信号。 创新点： 创新点： 1 2 解释： 解释： 程序处理，让单片机不在 产生PWM，从根本上实现 对系统的保护和停机。当 排除故障后，5引脚不输 出故障信号，按下复位键 之后，系统可以重新运行。
3
超声波换能器驱动电路的设计
超声波换能器驱动电路的设计 项目流程简介
单 片 机 过流反馈及信号封锁电路 过流保护电路 PWM 驱动电路
EXB841
全 桥 逆 变 电 路
由单片机产生PWM波，送入到EXB841芯片中，从而使EXB841芯片产生特 定频率的脉冲信号，经过驱动电路驱动全桥逆变主电路工作。当全桥逆变 主电路上出现过流现象的时候，EXB841芯片通过过流保护电路，识别过流 现象是否发生，并将过流信号反馈给单片机和PWM信号封锁电路，从而实 现软硬件同时封锁PWM，排除故障后，按复位按钮，取消PWM信号封锁， 该电源即可重新工作。
超声波换能器驱动电路的设计
超声波换能器驱动电路的设计
演讲：xxxxxx 设计：xxxxxx、xxxxxx 指导老师：xxxxxx教授
演讲目录
目 目
EXB8பைடு நூலகம்1
录
目
超声波换能器驱动电路的设计
引 言
超声波电源通常称为超声波发生源，超声波发生器。它的作用是 把电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。它的工作原 理是首先由信号发生器来产生一个特定频率的信号，这个信号可以是 正弦信号，也可以是脉冲信号，这个特定频率就是换能器的频率，一 般应用在超声波设备中的超声波频率为20KHz、25KHz、28KHz、 33KHz、40KHz、60KHz；100KHz或以上现在尚未大量使用。 超声波电源是逆变电路典型应用，随着新的电力电子器件发展、 新的控制理论提出及各行业上的需求，未来的超声波电源发展趋势主 要集中在高功率因数、低谐波污染、容量化、通用化、小型化、低成 本、集成化、智能化这几个方面。
超声波换能器驱动电路的设计
致
谢
在做这个项目的设计过程中，我们遇到了很多问题和困难，但 在xxxxxx教授的指导和电信学院xxxxxx实验室同窗好友们的帮 助下，最终完成了本项目的设计工作，并且已经在一家相关的 企业中做最后的测试工作。在此，向他们致以最诚挚的感谢！