低頻率超聲波線路板PCB電路的設(shè)計(jì)是對應(yīng)超聲應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，其阻抗匹配問題一直是研究的重點(diǎn)。其負(fù)載換能器隨著環(huán)境溫度以及元件老化等原因，諧振頻率發(fā)生漂移，致使輸出能量下降甚至停振，在應(yīng)用中受到限制。本文在超聲波電源研究基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字控制技術(shù)，以頻率跟蹤和直流調(diào)功方式為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款數(shù)字化的超聲波電源。

低頻率超聲波線路板PCB電路包括：在整流側(cè)采用單相PWM整流器，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正及升壓，代替了傳統(tǒng)單相不控整流；在直流側(cè)采用交錯并聯(lián)Buck電路進(jìn)行功率調(diào)節(jié),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流；在逆變側(cè)采用移相的控制策略，通過對移相角的調(diào)節(jié)與控制，實(shí)現(xiàn)將功率最大化地傳遞給換能器；在頻率跟蹤上介紹了傳統(tǒng)頻率跟蹤的控制方法，采用一種最佳工作點(diǎn)識別和變步長頻率跟蹤法，解決了傳統(tǒng)頻率跟蹤存在偏差大，過渡時(shí)間較長的問題；在阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)上分析了靜態(tài)和動態(tài)匹配網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，采用靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)的串聯(lián)匹配方式。

低頻率超聲波線路板PCB電路以TI公司的DSP芯片TMS320F28335為核心控制芯片，研制了一臺3kW的超聲波電源樣機(jī)，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，設(shè)計(jì)的超聲波電源能夠輸出功率可調(diào)，基于自動識別的變步長頻率跟蹤法，可以識別換能器的諧振頻率，具有輸出動態(tài)響應(yīng)良好，過渡時(shí)間短的特點(diǎn)。

低頻率超聲波線路板PCB電路

審核編輯 黃宇