一种频率可调超声波发生器设计

不同清洗物所需的清洗频段不同,需要接入的超声波换能器也不同。为了提高超声波发生器对不同频段换能器的适应性,设计了一种由上位机进行频率给定、锁相环电路进行频率跟踪的闭环控制系统。整个系统由STM32主控制器产生脉冲宽度调制(PWM)脉冲信号,控制EXB841优化驱动电路,驱动高频全桥逆变电路;通过阻抗匹配和输出电流的检测,保证作用于换能器输出的功率值最大。同时对于不同频段的超声波换能器,需要调整给定输入,保持发生器在频率基准值的一定范围内进行频率跟踪。超声波换能器测试样机工作频率点为28.8 kHz,最大功率1 500 W,将本系统接入后谐振频率保持在28.8 kHz左右,输出功率近似为最大值。经测试,该系统对于工作频率点为20~40 kHz的超声波换能器都具有较好的适应性。     

基于BP神经网络算法的超声电源频率追踪技术

超声振动系统主要由超声换能器和超声复合加工电源组成。其中超声换能器在加工过程中受到多种因素影响,会发生谐振频率漂移现象;超声复合加工电源需要输出对应频率的电信号,保证超声振动系统的稳定工作。为避免超声换能器损坏,设计一种基于BP神经网络算法的控制模型,通过分析超声电源运行历史数据来实现对超声电源输出频率的控制。利用Multisim对电路进行仿真,并通过试验采集理论谐振频率在25 kHz的超声换能器稳定工作时超声复合加工电源的输出信号,通过Matlab建模仿真来验证BP神经网络模型的控制精度和可靠性。结果表明,产生的模拟输出与实际输出频率最大误差不超过5%,有助于超声复合加工电源的稳定工作。     

基于DSP的超磁致伸缩换能器驱动电源设计

为了提高稀土超磁致伸缩换能器驱动电源的效率以及实用性,采用DSP器件TMS320F2812作为主控芯片,结合混合脉宽调制方法实现SPWM波形。采用半桥型逆变电路实现SPWM的功率放大,并对隔离驱动电路、反馈电路和滤波匹配电路进行合理而有效的设计,保证了换能器的输出效能。同时使用电流控制频率的方法实现谐振频率的自动跟踪。实验证明,该驱动电路输出频率稳定,波形失真度低,且能量转换效率较高。     

基PSO-PID的超声电源频率跟踪系统设计

针对多数超声波电源存在频率漂移、跟踪性能差、易失谐,造成能量转换效率低、甚至设备损坏等诸多问题,设计了一种基于数字控制、可实现快速频率跟踪的超声波电源。将改进的粒子群算法(PSO)结合比例积分微分(PID)控制应用于频率控制过程,实现了启动瞬间及工作过程均能快速检测超声波换能器的谐振频率,并调整对应输出脉冲频率,使换能器工作于谐振状态,高效地将电能转换成声能。     

超声键合变频式超声波发生器的设计

用于超声键合工艺的超声波发生器是引线键合封装设备的主要装置,其作用是驱动换能器并使其处于谐振工作状态,多工作频率点是未来换能器发展的一个重要方向.传统超声波发生器不具备多频段频率跟踪功能,该文构建了一种变频式超声波发生器,可动态适应不同特性的换能器,具有通用、应用面广等特性.变频式超声波发生器基于嵌入式系统,采用快捷准确的直接数字频率合成(DDS)及锁相环(PLL)反馈方案,实现自动查找换能器各谐振频率以及频率自动跟踪功能.实践证明,变频式超声波发生器可以驱动各种不同谐振频率的引线键合超声波换能器,并达到换能系统工作时的快速锁相、准确锁频要求.     

基于74HC4046新型频率跟踪电路的研究

频率跟踪是超声波电源的一个重要特性.讨论了超声波清洗机中自动频率跟踪的必要性,在介绍超声波清洗机的主电路原理、PLL锁相环原理的基础上,利用单片机检测超声电源负载的电流、电压的相位差,从而改变74HC4046的输出频率,完成了变步长频率跟踪软件设计.结果表明,该系统具有很好的频率跟踪性能.     

基于DDS的超声换能器频率跟踪系统

设计并实现了一种超声换能器频率跟踪系统.该系统采用直接数字合成器(DDS)作为频率调整和信号产生的器件;采用可编程逻辑器件(CPLD)完成相位比较和DDS控制,频率跟踪的响应速度快;单片机作为系统的控制核心,对反馈电流进行实时监控,并在此基础上实现了先扫频后跟踪的策略以及自动解锁控制,使系统有良好的适应性和可靠性.该系统已在超声换能器的实用产品样机上应用,取得了良好的效果.     

多功能超声波清洗器的设计

介绍了一种基于PIC单片机控制的超声波清洗设备,给出了系统的控制电路、功率放大电路及单片机软件的设计方法,特别研究了换能器的频率跟踪技术及阻抗匹配电路的设计.系统可以实现自动频率跟踪、功率调节、定时等多功能控制,另有扫描、振荡两种工作方式可选择.实践证明:超声波清洗速度快、效果好,性能稳定,现产品已投入生产.     

基于磁感应频率跟踪的逆变电源研究与设计

针对近距离高频磁感应能量传输系统中距离改变会使谐振频率发生变化,导致效率降低的问题,提出一种基于74HC4046AD锁相环的频率跟踪驱动方案,该方案可以实现谐振频率的自动跟踪,在proteus环境下对中心频率为100 kHz的逆变电源系统和锁相功能进行仿真。设计并制作基于频率跟踪的逆变电源样机,通过样机对输出情况进行跟踪反馈。仿真实验结果表明,该系统输出性能良好,验证了频率跟踪的有效性,实现了功率管的软开关工作模式。     

超声波电源新型频率功率自跟踪系统的研究

针对超声波生物处理设备工作过程中负载突变或元器件老化等因素引起的阻抗漂移而导致能量转换效率降低等问题,提出利用正交相关方法检测并计算负载阻抗参数,结合Fuzzy-PID控制算法对输出频率和功率进行调节,从而解决电路未工作于谐振状态而导致的效能损失.针对额定谐振频率约为32 kHz的超声波换能器进行实验,结果表明,上述方法能很好地实现电路频率自跟踪和功率调节.     

基于TMS320LF2407的新型超声波电源的研究

以30kHz／3kw的超声波电源为研究对象,采用DSP芯片代替单片机,设计软、硬件。实现频率跟踪和功率调节控制,提高系统实时性。在此采用全桥逆变器作为超声振动系统的功率转换主电路,解决由于负载温度变化等原因产生谐振频率的漂移,保证系统的高效率。研究粗精复合的频率跟踪方案,采用扫频方法实现频率粗跟踪。采用硬件锁相环实现精跟踪。这两种方法的结合既保证在较宽的频率变化范围内实现频率自动跟踪,又保证跟踪的快速、准确。为适应负载变化的要求,采用软开关的PS-PWM控制方法,使系统的输出功率连续可调。     

压电式微固体模态陀螺谐振频率自动跟踪电路

压电式微固体模态陀螺振子通过交变电压激振、传感电极感应出电荷。当激励电压频率为某阶振动模态谐振频率时,感应电荷达到最大值。设计了谐振频率自动跟踪电路,使陀螺稳定工作在谐振模态。使用现场可编程门阵列(FPGA)控制直接数字频率合成器(DDS)产生频率精确可调的激励电压,驱动陀螺振子振动。检测谐振点对应的激励电压和感应信号间的相位差,作为反馈信号调节激励电压频率。实验结果表明,当相位差锁定区域处在98.48°~100.27°时,振子感应电极输出信号最大,振子处于谐振状态,实现了振子谐振频率的跟踪锁定。该系统可用于以谐振器为核心器件的振子工作模态锁定与跟踪。     

基于PWM技术的新型高效率直流斩波器

本系统以Buck降压,Boost升压斩波电路为核心设计新型高效率直流斩波器。通过STM32检测显示输出电流,以及对电路的过充保护。采用TL494产生频率为150k Hz的PWM波形,进行闭环反馈控制,从而实现稳压输出电流可调。实验结果表明:充电模式时,电源输入的直流电压在比较宽的范围内变化时,电源输出直流电压能够保持较高的稳定性且变化率不大于1%。电流可进行线性步进,控制精度为0.05%,效率达到91%以上。放电模式时,输出电压恒定,变换器效率可达96%。本电路能够自动转换工作模式,且重量在500g以内。     

基于微波谐振腔的葡萄糖溶液浓度测量系统

根据微波谐振腔的谐振频率随腔内溶液的介电常数的变化而发生偏移的特性,本文设计了基于微波谐振腔的葡萄糖溶液浓度测量系统,包括谐振腔测量模块、谐振频率跟踪模块和等精度频率测量模块,可实现对溶液浓度的实时测量。谐振频率跟踪模块利用单片机控制压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)的输出频率,使VCO的输出频率与谐振频率实时保持一致,实现了谐振频率的自动跟踪。等精度频率测量模块在标准频率为50 MHz时,误差达到2×10-8,浓度测量分辨率达到0.01mmol/kg。     

LLC谐振半桥DC-DC电路设计

LED驱动电源的后级DC-DC恒流电路采用LLC谐振半桥的拓扑结构,并通过输出的电流电压双环反馈来实现恒流限压功能。LLC谐振半桥DC-DC恒流电路的功率部分包括了谐振电路和输出整流电路,控制部分有芯片供电电路、控制芯片外围电路、输出反馈回路等,经试验证明该系统输出稳定好,能够长时间高效工作。     

CL—Ⅱ型超声键合机的超声电源和超声振动系统

本文介绍了新研制出的CL—Ⅱ型超声键合机上采用的超声电源和超声振动系统。该机超声电源采用一改进型哈托莱功率振荡器,提供了理想的振动频率,并通过反馈电路在焊接过程中不断作瞬时频率调整以配合换能器之振动频率,实现频率自动跟踪。超声振动系统采用高阻抗压电换能器,并配以放大系数高的圆柱杆复合悬链线形变幅杆,保证了键合质量的稳定性和可靠性。     

一种LED闪光灯电源的设计

文章以直流稳流电源变换电路为核心,采用LT1170芯片构成前端升压电路,将电池的电能转换成为恒流输出;以光电耦合电路及差分放大器电路构成电流反馈控制系统,来调节电路中电流,以达到稳流效果。系统采用STM32单片机对电流进行采样,通过人机交互界面完成参数设置,设定相应的电流档位,在LCD上实时显示测量结果。     

基于FPGA的引线键合超声电源的研究

为进一步提高热超声引线键合超声电源的自动频率跟踪速度及精度,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的超声电源设计方案.利用FPGA并行执行的特点,移位乘法器的流水线功能及数字增量式比例、积分及微分(PID)控制算法,缩短了回路控制时间,提高了自动频率跟踪的速度.采用高精度的直接数字频率合成(DDS)和数字锁相环技术,实现了高频率跟踪精度.实验表明,在空载及给定负载状态下,超声变幅杆从失谐状态到谐振状态仅需0.6～1.1 ms;频率跟踪误差不超过士50 Hz.     

压电超声马达驱动电路的研究

提出了一种基于计算机控制的压电超声马达谐振频率自动搜寻系统。在此系统中,首先使用计算机来产生一个频率可调的超声波驱动信号,然后通过对马达转数的检测,系统得到压电超声马达的最佳谐振频率值。试验证明本系统能够自动地查询到压电超声马达的最佳谐振点,并且,通过实验结果讨论了马达谐振频率与电路匹配状态对压电马达的影响。     

基于STM32系列单片机的数控正弦波逆变电源设计与实现

提出一种高性能全数字式正弦波逆变电源的设计方案。该方案分为前后两级,前级采用推挽升压电路将榆入的直流电升压到350V左右的母线电压．后级采用全桥逆变电路,逆变桥输出经滤波器滤波后,用隔离变压器进行电压采样,电流互感器进行电流采样,以形成反馈环节,增加电源输出的稳定性。升压级PWM驱动及逆变级SPWM驱动均由STM32单片机产生。减小了硬件开支。基于上述方案试制的400W样机,具有输出短路保护、过流保护及输入过压保护、欠压保护功能。50Hz输出时频率偏差小于0．05Hz,满载（400W）效率高于87％,电压精度为220V±1％,THD小于1．5％。