一种小功率低成本超声波电源的设计

PID智能超声波电源设计

PID智能超声波电源设计1 引言开关电源以体积小，重量轻，功耗低，效率高，纹波小，噪声低，智能化程度高，易扩容等，逐渐替代工频电源，广泛应用于各种电子设备。

高可靠性、智能化及数字化是开关电源的发展方向。

音响功放要求电源随着负载变化自动调整输出电压，进而调节功率，以提高电源动态性能，降低音响功放内部损耗，但目前的开关电源无法实现。

选用TMS320F2812型DSP作为功放开关电源的主控制器，设计一种低功耗。

适用于大型功放系统的新型的智能功放开关电源。

2 智能功放开关电源设计图1为智能音响功放开关电源的总体原理框图，主电路采用交一直一交一直的结构。

输入工频220 V交流电路经滤波电路后，再经单相桥式整流电路输出直流电压；变换电路采用全桥移相逆变电路将前端直流电变换为高频的交流电．然后经二次整流滤波输出稳定的直流电压；检测电路对输出电压信号采样后，送入控制电路，通过改变控制电路输出脉宽占空比来调节输出电压；保护电路实现过压和过流保护；功率检测电路对变换电路电流采样，当输出功率超过500 W时，产生过功率检测信号，驱动控制电路，降低输出电压：辅助电源电路为控制电路和各种运放供电。

2．1 功放开关电源模块图2是功放开关电源的主电路，其中Vin是220 V交流输入经前端滤波和全波整流得到，电压为300 V。

为全桥逆变电路的输入电压。

VQ1、VQ2、VQ3、VQ4为IRFP460型大功率MOSFET，用作变换器开关管。

由于IRFP460型MOSFET是多数载流子器件，开关速度极快，开通和关断时间的典型值一般20 ns，具有较高的击穿电压和较大的工作电流。

此外，MOSFET的输入阻抗高，驱动电路较简单，只要在栅源之间加10 V左右的电压，就可使其饱和导通。

L4、C5、C6构成辅助谐振网络，考虑到变压器原边漏感，谐振电感LT的取值一般比实际值小，这里选用电感值为34 μH的非线性饱和电感1μF的，考虑到高频脉冲变压器T1磁饱和问题，原边绕组串接防偏磁电容，VD15和VD16，VD17和VD18分别为全波整流二极管，L1、C13、EC1、EC2和L2、C14、EC3、EC4分别为+35 V和-35 V输出回路的滤波电路。

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。

一种用于智能电器的低成本小功率开关电源的研制

研究与开发
一种用于智能电器的低成本小功率开关电源的研制
余飞
（中国邮政集团公司上海研究院，上海２０００６２）
摘要本文设计了一种用于智能电器的小功率开关电源，阐述了该开关电源的方案选择和工作原理，以及电路设计、变压器设计和对ＥＭＣ的设计思路。经试验，该电源达到了设计要求，成本低、体积小、电磁兼容性较好，具有较高的应用价值。
本文采用的多路输出的ＢＵＣＫ结构就是采用耦合电感（ｃｏｕｐｌｉｎｇｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ）的方式获得双路输出，作为ＢＵＣＫ结构的一个变种，其原理如图１所示。当ＭＯＳ开关Ｓ闭合时，给电感、电容Ｃ充电；当Ｓ闭合时，电感三放电，向充电，为副边提供能量。这样就较好的解决了ＢＵＣＫ结构多路输出的问题。此外，Ｖｏ２和１及市电隔离，有利于提高
关键词：智能电器；开关电源；ＢＵＣＫ；高频变压器
Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｌｏｗｃｏｓｔｌｏｗｐｏｗｅｒｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｐｐａｒａｔｕｓ
凡ｆ
（ＳｈａｎｇｈａｉＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＰｏｓｔＧｒｏｕｐ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００６２）
在低成本Ａｃ／ＤＣ多路输出结构中，一种较常见的结构是在高电压输出端采用低压差线性稳压器

超声电源的研制

超声电源的研制本文采用移相脉宽控制(PSPWM)方式通过改变全桥逆变器桥臂脉冲的移相角来调节输出功率,逆变器承担着逆变和调功两种功能,并采用软开关技术,使功率开关器件工作在零电压开通和关断状态,开关损耗小,可以实现输出功率的调节。

硬开关PWM可以应用于超声电源,但其开关损耗大、效率低、EMI大,高频时不能实现调功;对PFM方式而言,因负载系统为超声换能器,其谐振频率范围较窄,不能用来实现调功; PDM、PSM属于有级调功,输出的正弦波幅值不是恒定的,不利于负载换能器的稳定工作,因此PDM、PSM方式不能用来实现调功。

超声电源主电路采用全桥逆变拓扑结构,如图2所示,Z1—Z4为主开关管IGBT,D1—D4为Z1—Z4内部反并联寄生二极管,C1—C4为外接并联的电容或者功率管的寄生电容,T为高频脉冲变压器,L0为串联调谐匹配电感, PZT为超声换能器。

选取的超声换能器型号是中国科学院上海声学实验室的DH-6160F-15S-3,其谐振频率为25kHz,谐振阻抗为15Ω,静态电容为27000pF,通过计算,匹配电感为0. 75mH。

电路输入直流电压E=120V, 根据PSPWM控制策略,实际应用中可以采用移相控制专用芯片UC3875组成控制系统,它能产生4路PWM波形控制全桥逆变器的4个功率开关管。

芯片设有死区时间保证同一桥臂上下两管不能直通,同时相移角可调,实现输出功率调节。

（2）采用DSP 控制DSP（Digital Signal Processing,数字信号处理）是近年来迅速崛起的新一代可编程处理器当前在超声换能器的应用中，主要选用压电陶瓷换能器。

传统的超声波换能器大多采用压控振荡和锁相环来实现超声波发生，此类设备只能进行窄频域调节，精度低，更不能实时控制。

波形发生模块采用DDS 芯片，通过控制系统调节，可实时发生精度为1Hz 的50MHz 以下任意频率。

要想驱动换能器正常工作，DDS输出的超声波必须经过功放模块放大之后才能驱动换能器正常工作，所以功放模块必不可少。

超声波电源驱动电路的设计

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

超声波电源的设计

集美大学毕业设计论文毕业设计题目超声波电源的设计专业机械设计制造及其自动化班级机制0614 姓名曦曦学号********** 指导教师玉生职称副教授机械工程学院2010年6月2日超声波电源的设计[摘要]几十年来，超声加工技术的发展迅速，在型孔和型腔的加工、切割加工、超声波清洗、超声复合加工、超声波焊接领域均有较广泛的研究和应用，解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。

本文首先介绍了国外在超声波电源方面的发展状况，然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点，并以一种200w超声加工电路为方案设计、制作了超声波发生器，应用于超声加工。

通过对模拟与数字超声电源基本电路的介绍，了解超声波电源的频率跟踪、功率控制、稳速、过电压、过电流以及阻抗匹配等关键技术。

接着对所设计电路的各部位电路进行分析和设计。

在此基础上，详细介绍了整流电路、滤波电路、半桥逆变电路、超声波发生器与换能器的匹配设计以及用Protel 软件设计PCB图，然后进行电路板的制作和试验。

最后对所设计的电路的特点进行归纳与总结。

[关键词]:：超声波发生器；超声波换能器；频率跟踪；阻抗匹配；半桥逆变电路The Design Of Ultrasonic PowerAbstract The development of ultrasonic machining technology is rapid for decades. Type holes and cavity machining, cutting, ultrasonic cleaning, ultrasonic processing, and ultrasonic welding have a wider field of research and application, solves many key technology issues , achieved good resultsThis paper introduces the domestic and international aspects in the development of ultrasonic power first. Then a detailed analysis of the composition of ultrasonic equipment Key technologies and design difficulties And design a 200w ultrasonic generator which is used in ultrasonic machining .Through the power of analog and digital ultrasound description of the basic circuit, Learn about the frequency of ultrasonic power tracks, power control, steady speed, overvoltage, overcurrent and impedance matching key technologies. Then designed circuits to all parts of the circuit analysis and design. On this basis , Details of the rectifier circuit, filter circuit, push-pull inverter circuit, impedance , Ultrasonic generator and the matching design of transducer and PCB design using Protel software , and then proceed to circuit board production and testing.Finally, the design characteristics of the circuit of induction have summed up and summarized.Key words: ultrasonic generator; ultrasonic transducer; frequency tracking; Impedance matching; half-bridge inverter circuit目录摘要............................................................................................................. I Abstract ....................................................................................................... II 引言 (1)1 超声加工技术 (4)1.1 超声波加工的原理 (4)1.2 超声波加工的特点 (4)1.3 超声波加工的应用 (5)2 模拟与数字超声电源的基本电路 (7)2.1 模拟电路超声波发生器 (7)2.1.1 超声波振荡器 (7)2.1.2 超声波放大器 (7)2.2 数字超声波发生器 (7)2.3 频率跟踪 (9)2.4 功率控制 (11)2.4.1 输出功率控制系统 (11)2.4.2 功率控制系统中UC3875 的应用 (12)2.5 保护电路 (13)2.5.1 稳速电路 (14)2.5.2 过电压、过电流保护电路 (14)2.5.3 缓冲电路 (15)3 50W超声波发生器的电路设计 (17)3.1 总体方案设计 (17)3.2 整流、滤波电路的设计 (17)3.3 半桥逆变电路设计 (20)3.4 磁环变压器 (21)3.5 超声波发生器与换能器的匹配设计 (21)3.5.1 阻抗匹配 (22)3.5.2 调谐匹配 (24)3.5.3 关于匹配电感的设计 (25)3.6 系统电路原理图 (26)3.6.1 电路的工作原理 (27)3.6.2 各个元器件的作用 (28)3.6.3 元器件的选取 (28)4.1 印刷电路板设计 (30)4.1.1 设计步骤 (30)4.1.2 设计电路版时应该注意的问题 (30)4.2 印制电路板的制作 (31)4.2.1 印制电路板的工具 (31)4.2.2 印制电路板的步骤 (31)4.3 电路板的焊接 (35)4.3 电路板的调试 (37)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)引言超声波发生器，通常称为超声波电源。

用于超声加工的小功率电源设计

ｓｅｒｉａｌｅｏｍｍｕｎｉｃａｔＩ／ＯｎｂｅｔｗｅｅｎＩＰＣａｎｄＭＣＵ．ＴｈｅｏｕｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔｓｉｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅＭＣＵｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓｕｌｔｒｓｏａｎｉｃｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ
相应的焊盘连接。
容易通过串口ＲＳ２３２协议进行通信。下位机以ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机为核心，并包含功率调节电路，时间控制电路、超声波发生电路、串口通信电路及锁相电路等。系统总体结构，如图Ｉ所示。超
声波发生及功率时间调整电路（图略）。由于超声波电源为高频电
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｐｏｗｅｒａｄｊｕｓｔａｂｌｅａｎｄｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌｌｂｌａｅｓｔｂｌａｅｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｗｈｉｃｈｓｉｕｓｅｄｆｏｒｔｈｅＲＳ２３２
源，因此要求单片机要有很强的抗干扰能力，同时为了功能扩展
的需要，选择内部资源丰富的单片机，综合以上考虑选取了ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机作为下位机控制模块的核心，他是一款Ｃ８０５１系列中功能较全且抗干扰能力较强的一款单片机，此单片机具备６０ＫＢｙｅｔｅｓ的可编程Ｆｌａｓｈ，１２８０字节的数据存储器，支持大容量的程序代码；２个１６位定时器计数器，具有最多可达４４个的数字Ｉ／０引脚，处理器还包括看门狗、ＤＡＣ、可编程时钟等，并具备多种总线接口，包括ＵＡＲＴ、ＳＰＩ等，足以满座工业控制的

基于低压电源的超声波发射电路设计

基于低压电源的超声波发射电路设计超声波技术在医疗、工业、军事等领域有着广泛的应用，其中超声波发射电路是超声波技术中的重要组成部分。

本文将介绍基于低压电源的超声波发射电路设计。

一、超声波发射电路的基本原理超声波发射电路是将电信号转换为超声波信号的装置。

其基本原理是利用压电效应，将电信号转换为机械振动，再通过振动器将机械振动转换为超声波信号。

超声波发射电路主要由信号源、放大器、振动器等组成。

二、基于低压电源的超声波发射电路设计1. 信号源信号源是超声波发射电路的核心部分，其作用是产生高频电信号。

信号源一般采用晶体振荡器，其频率范围为1MHz~100MHz。

为了保证信号源的稳定性和精度，可以采用温度补偿电路和电容调谐电路。

2. 放大器放大器是将信号源产生的电信号放大到足够的电压和电流，以驱动振动器产生超声波信号。

放大器一般采用功率放大器，其输出功率范围为几瓦到几十瓦。

为了保证放大器的稳定性和可靠性，可以采用反馈电路和过载保护电路。

3. 振动器振动器是将放大器输出的电信号转换为机械振动，再通过振动器将机械振动转换为超声波信号。

振动器一般采用压电陶瓷材料，其频率范围为1MHz~100MHz。

为了保证振动器的效率和稳定性，可以采用匹配电路和阻抗转换电路。

4. 低压电源低压电源是超声波发射电路的能量来源，其作用是为信号源、放大器、振动器等提供稳定的低压直流电源。

低压电源一般采用开关电源或线性电源，其输出电压范围为几伏到几十伏。

为了保证低压电源的稳定性和纹波度，可以采用滤波电路和稳压电路。

三、总结基于低压电源的超声波发射电路设计需要考虑信号源、放大器、振动器和低压电源等多个方面，其中每个部分都需要精心设计和优化。

通过合理的电路设计和优化，可以实现高效、稳定、可靠的超声波发射电路，为超声波技术的应用提供有力的支持。

新型超声波发生器电源设计方案

新型超声波发生器电源设计方案一种新型超声波电源的设计方案摘要：解决超声波发生器电源要求高功率、高精度问题，是超声波发生器设计中的基本问题之一，为此，我们采取移相全桥式IGBT 串联谐振电路，以IGBT绝缘栅双极晶体管其基本包装为三个端点的功率级半导体元件，其特点为高效率及切换速度快，设计为功率开关器件，噪音低，热耗小，转换效率高，达到较好的清洗效果。

导语：随着社会的进步和发展，超声波清洗机在各个领域的应用范围越来越广，在各种电子、机械、光学等零部件的加工和处理过程中的应用技术完善。

但以前的超声波清洗机大多存在噪声大、效率低等缺点。

为此，采用全桥移相式串联谐振电路拓扑，以IGBT绝缘栅双极晶体管为功率开关器件，研制成功某型便携式超声波清洗机。

它具有热耗小，转换效率高，噪音低，清洗效果好等特点满足超声波清洗等操作的需要，具有实际应用价值。

一、超声波清洗机电源主电路和工作原理IGBT绝缘栅双极晶体管为近数十年发明产物，第一代IGBT绝缘栅双极晶体管产品于1980年代与1990年初期，但其切换速度不快且开关截止时易产生拴锁现象与二次崩溃现象，第二代IGBT绝缘栅双极晶体管产品便有很大的进展，第三代IGBT绝缘栅双极晶体管产品为目前主流，其切换速度直逼功率级MOSFET的速度，并且在电压电流容量上有很大的进步。

基于绝缘栅双极晶体管为主要核心的超声波清洗机电源设计是IGBT应用领域的拓宽和发展。

1、超声波清洗机电源主电路拓扑原理我们这台超声波清洗机电源的主电路设计方案，是采用全桥移相式串联谐振电路拓扑方式，以IGBT绝缘三双极型功率管为功率开关器件，主要原理见图1：IGBT绝缘三双极型功率管为功率开关器件的等效电路拓扑见如下图2：二、超声波清洗机电源电路的等效关系：图2中R0和C并联电路是将负载超声波换能器组的阻抗归算到变压器初级的等效阻抗里综合计算。

其等效关系式如式（1）及式（2）所示：（1）、R0=n2RL（2）、C=CL/n2上述式中：RL——超声波换能器组等效电阻；CL——超声波换能器组等效电容；n——输出变压器初次级匝比。

低频超声波功率电源的设计

ｆｅｕｎｃｌａｏｉｏｒｉｔｂｌｅｆｒｎｅｎｂｉｔｗｉｈｗｉｅｅｕｎｙｒｇｌｔｎｒｎｅｉｏｆｅｕｎｙｂａｄａｌｏｗｉｈｒｑｅｙｕｔｓｎｃｐｗｅｎｓａｅｐｒｏｍａｃ，ｅａｌｒｎｇｉｔｄｒｆｑｅｃｅｕａｉａｇｎｌｗ— ｑｅｃｎｎｄａｓｔｒｏｒ
维普资讯
江苏电器（０８．２０６Ｎｏ）
低频超声波功率电源的设计
低频超声波功率电源的设计
赵春雷，杨国福，郭英军
（河北科技大学电气信息学院，河北石家庄００５）５０４
摘要：介绍了低频超声波功率电源的设计，主要包括信号源的研制、信号功率的放大和频率跟踪
等几个方面。分析了以超音频电能稳定输出为前提，应用逆变技术，结合单片机编程驱动和专用芯片驱动，设计性能稳定的低频超声波电源，使其在低频段有较宽的频率调节范围，且具有较高的频率精度。选择合理的功放电路，使输出功工作频率，使超音频电能恒功率稳
ｓｇａｏｗｅｍｐｉｃｔｏｎｒｑｅｃｒｃｉｔｅｅａｓｃｓＡｎｌｓｓｗａａｏｔｋｔｂｌｏｆｅｕｎｃｌａｏｉｌｃｒ— ｉｎｌｐｒａｌｆａｉｎａｄｆｅｕｎｙｔａｋｎｇｅｃｓｖｒｌａｐｅｔ．ａｙｉｓｍｄｅｔａｅｓａｅｌｗ—ｒｑｅｙｕｔｓｎｃｅｅｔｉｉｒ
ｌｃｉｇａｏａｉａｌｒｉｇｆｅｕｅｃ，ｅａｌｕｉｌｃｒｃｌｅｅｇｕＦｕｎａｃｎｔｎｏｒｗｉｈｓａｌｒｑｅｙＶｉｅｔｉｏｋｎｕｔｍｔｃｌｗｏｋｎｒｑｎｙｎｂｉａｄｏｅｅｔｉａｎｒｙｏｔＩｔｉｏｓａｔｐｗｅｔｔｂｅｆｅｕｎｃ．ａｔｓｔｙｎｇｓｏｈｔｈｙｔｍａｉａｌｅｓｔｅｄ．ｈｗｓｔａｅｓｓｅｂｓｃｌｍｅｔｈｅｎｅｓｔｙＫｅｒｓｔａｄｃｒｂｋｃｏｅ；ｕｓｐｌｉｖｒｉ；ｅｕｎｙｔａｋｎｙｗｏｄ：ｒｎｓｕｅ；ｕｃｈｐｐｒｐｈ－ｕｌｎｅｔｎｇｆｑｅｃｃｉｇｒｒ

用于超声加工的小功率电源设计

1引言在全球工业领域中，集成电路的产值增长最快，年平均综合增长率超过6%，目前总产值已超过两万亿美元。

集成电路的生产制造包括IC 设计、IC 前工序制造、IC 后工序封装三大工序，而IC 封装的产值在集成电路产值中占到很大比重。

邦定（bonding ）形式的封装是一种很常用的IC 封装形式。

邦定主要是在压力和超声波能量共同作用下，将细小的金属丝实现芯片电极与PCB 板相应的焊盘连接。

人耳可以听到的声波频率范围为（16~20）kHz ，低于16Hz 的声波称为次声波，高于20kHz 的声波称为超声波。

超声工程中最主要分功率超声和超声检测两大块。

作为超声应用重要一部分的功率超声主要应用有超声加工、超声清洗。

超声加工系统由超声波发生电源、换能器、变幅杆等构成。

超声波发生电源是超声加工中超声波的发生设备，具有十分重要的作用。

而时间可控、功率可调的稳定超声波电源对超声加工过程来说是必不可少的。

2系统的总体设计2.1系统的硬件设计所设计的系统由上位机与下位机构成，上位机选用工控机，以方便与其他模块进行集成。

同时还可以和单片机为核心的下位机很容易通过串口RS232协议进行通信。

下位机以STC12C5A60S2单片机为核心，并包含功率调节电路，时间控制电路、超声波发生电路、串口通信电路及锁相电路等。

系统总体结构，如图1所示。

超声波发生及功率时间调整电路（图略）。

由于超声波电源为高频电源，因此要求单片机要有很强的抗干扰能力，同时为了功能扩展的需要，选择内部资源丰富的单片机，综合以上考虑选取了STC12C5A60S2单片机作为下位机控制模块的核心，他是一款C8051系列中功能较全且抗干扰能力较强的一款单片机，此单片机具备60KByetes 的可编程Flash ，1280字节的数据存储器，支持大容量的程序代码；2个16位定时器/计数器，具有最多可达44个的数字I/O 引脚，处理器还包括看门狗、DAC 、可编程时钟等，并具备多种总线接口，包括UART 、SPI 等，足以满座工业控制的需要。

基于低压电源的超声波发射电路设计

基于低压电源的超声波发射电路设计
超声波发射电路是一种广泛应用于工业、医疗、通讯等领域的电路，其主要作用是将电信号转换为超声波信号，用于探测、测量、通信等用途。

为了满足不同领域的需求，超声波发射电路需要具有高效率、低功耗、低成本等特点。

本文基于低压电源设计了一种超声波发射电路，其中低压电源采用了DC-DC升压电路来提供驱动电压，同时采用了多级滤波电路来降低噪声干扰。

具体设计方案如下：
1. 低压电源设计
为了实现低压电源的设计，采用了DC-DC升压电路，其中输入电压为3.3V，输出电压为15V。

采用了大电容电感器滤波的方式，使得输出电压稳定性和纹波小。

2. 超声波发射电路设计
超声波发射电路主要由信号发生器、功率放大器和超声波换能器三部分组成。

信号发生器采用555定时器作为基本元件，通过调整电阻和电容值来改变发射信号频率。

功率放大器采用三极管或场效应管作为输出器件，通过放大信号电压来驱动超声波换能器。

超声波换能器是将电信号转换为超声波信号的关键部件，其主要由压电片、金属盘和隔离垫组成。

压电片是将电信号转换为机械振动的部件，金属盘是将机械振动转换为超声波的部件，隔离垫主要是为了隔离压电片和金属盘，避免电路短路。

3. 多级滤波电路设计
为了降低电路噪声干扰，采用了多级滤波电路，主要由陶瓷电容器和电感器组成。

其中陶瓷电容器能够有效地滤除高频噪声，电感器则可以滤除低频噪声。

通过多级滤波电路的设计，可以使得输出信号更加稳定、清晰。

综上所述，本文基于低压电源设计了一种超声波发射电路，具有高效率、低功耗、低成本等特点，可以应用于工业、医疗、通讯等领域。

2KW超声波驱动电源设计

1 绪论随着现代科学技术飞速发展。

各学科之间相互渗透，新兴边缘学科不断出现，超声工程学作为一门新兴的边缘学科．在工业生产、卫生保健和航空航天等许多领域中扮演着十分重要的角色。

我国近十年来，对超声技术的应用研究十分活跃，超声工程学按其研究内容，可划分为功率超声和检测超声两大领域。

所选课题超声波电源的研究，是功率超声技术的一个重要应用部分。

1．1超声波电源的发展概况和发展趋势超声波电源又叫超声波功率源，是超声波清洗系统的核心部分，其发展与电力电子器件发展密切相关，一般可以分为电子管放大器、晶体管模拟放大器和晶体管数字开关放大器三个阶段。

在早期，20世纪80年代前，信号功率放大采用电子管，采用电子管的优点是动态范围较宽，此优点对于音频放大器很重要，但对超声波电源来说没有什么好处，因此，当功率晶体管出现后即遭淘汰，电子管的缺点很多：功耗大、寿命短、效率低、电源成本高、体积大。

20世纪80年代到90年代中旬，功率晶体管发展己非常成熟，各种OCL及OTL电路大量用于超声波电源，功率晶体管模拟发生器开始投入使用，电源效率提高、体积和重量下降，由于受开关速度的限制和晶体管开关特性的影响，采用晶体管模拟放大器的超声波电源有以下几个缺点：(1)功耗较大。

由于OTL、OCL电路理论效率只有78％左右，实际效率更低、功耗大，导致功率管发热严重，需要较大的散热功率，并且功率管发热导致系统工作不太稳定。

(2)体积大、重量重。

由于功率管输出的功率受到限制，要输出较大的功率需要更多的功率管，且发生器所需求的直流电源是通过变压器降压、整流、滤波后得到。

大功率的变压器重、效率低。

(3)不易使用微处理器来处理。

由于该电路呈现模拟线路特征，用数字化处理复杂，涉及到A／D和D／A转换，成本高、可靠性低。

随着电力电子器件的发展，特别是VDMOS管和IGBT的发展与成熟，采用开关型超声波发生器成为可能。

开关型发生器的原理是通过调节开关管的占空比来控制输出功率的。

超声波电源地设计

集美大学毕业设计论文毕业设计题目超声波电源的设计专业机械设计制造及其自动化班级机制0614 姓名曦曦学号2004710175 指导教师胡玉生职称副教授机械工程学院2010年6月2日超声波电源的设计[摘要]几十年来，超声加工技术的发展迅速，在型孔和型腔的加工、切割加工、超声波清洗、超声复合加工、超声波焊接领域均有较广泛的研究和应用，解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。

本文首先介绍了国外在超声波电源方面的发展状况，然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点，并以一种200w超声加工电路为方案设计、制作了超声波发生器，应用于超声加工。

通过对模拟与数字超声电源基本电路的介绍，了解超声波电源的频率跟踪、功率控制、稳速、过电压、过电流以及阻抗匹配等关键技术。

接着对所设计电路的各部位电路进行分析和设计。

在此基础上，详细介绍了整流电路、滤波电路、半桥逆变电路、超声波发生器与换能器的匹配设计以及用Protel 软件设计PCB图，然后进行电路板的制作和试验。

最后对所设计的电路的特点进行归纳与总结。

[关键词]:：超声波发生器；超声波换能器；频率跟踪；阻抗匹配；半桥逆变电路The Design Of Ultrasonic PowerAbstract The development of ultrasonic machining technology is rapid for decades. Type holes and cavity machining, cutting, ultrasonic cleaning, ultrasonic processing, and ultrasonic welding have a wider field of research and application, solves many key technology issues , achieved good resultsThis paper introduces the domestic and international aspects in the development of ultrasonic power first. Then a detailed analysis of the composition of ultrasonic equipment Key technologies and design difficulties And design a 200w ultrasonic generator which is used in ultrasonic machining .Through the power of analog and digital ultrasound description of the basic circuit, Learn about the frequency of ultrasonic power tracks, power control, steady speed, overvoltage, overcurrent and impedance matching key technologies. Then designed circuits to all parts of the circuit analysis and design. On this basis , Details of the rectifier circuit, filter circuit, push-pull inverter circuit, impedance , Ultrasonic generator and the matching design of transducer and PCB design using Protel software , and then proceed to circuit board production and testing.Finally, the design characteristics of the circuit of induction have summed up and summarized.Key words: ultrasonic generator; ultrasonic transducer; frequency tracking; Impedance matching; half-bridge inverter circuit目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 超声加工技术 (4)1.1 超声波加工的原理 (4)1.2 超声波加工的特点 (4)1.3 超声波加工的应用 (5)2 模拟与数字超声电源的基本电路 (7)2.1 模拟电路超声波发生器 (7)2.1.1 超声波振荡器 (7)2.1.2 超声波放大器 (7)2.2 数字超声波发生器 (7)2.3 频率跟踪 (9)2.4 功率控制 (11)2.4.1 输出功率控制系统 (11)2.4.2 功率控制系统中UC3875 的应用 (12)2.5 保护电路 (13)2.5.1 稳速电路 (14)2.5.2 过电压、过电流保护电路 (14)2.5.3 缓冲电路 (15)3 50W超声波发生器的电路设计 (17)3.1 总体方案设计 (17)3.2 整流、滤波电路的设计 (17)3.3 半桥逆变电路设计 (20)3.4 磁环变压器 (21)3.5 超声波发生器与换能器的匹配设计 (21)3.5.1 阻抗匹配 (22)3.5.2 调谐匹配 (24)3.5.3 关于匹配电感的设计 (25)3.6 系统电路原理图 (26)3.6.1 电路的工作原理 (27)3.6.2 各个元器件的作用 (28)3.6.3 元器件的选取 (28)4.1 印刷电路板设计 (30)4.1.1 设计步骤 (30)4.1.2 设计电路版时应该注意的问题 (30)4.2 印制电路板的制作 (31)4.2.1 印制电路板的工具 (31)4.2.2 印制电路板的步骤 (31)4.3 电路板的焊接 (35)4.3 电路板的调试 (37)结论 (38)致 (39)参考文献 (40)引言超声波发生器，通常称为超声波电源。

超声波电源驱动电路的设计

结果的讨论与改进
结果讨论
在实验结果的基础上，我们对超声波电源驱动电路的性能进行了深入的讨论，并探讨了可能影响电路性能的各种因素。
改进方案
根据实验结果和讨论，我们提出了一些改进方案，例如优化电路设计、选用更高性能的元件、加强散热等，以提高超声波电源驱动电路的性能。
05
结论
工作总结
01
完成了超声波电源驱动电路的原理设计，实现了电路的基本功能。
3
可以进一步拓展该电路的应用领域，例如在医疗、环保、工业等领域中发挥更大的作用。
感谢观看
THANKS
可靠性
指超声波电源驱动电路的稳定性和寿命，是评价电路质量的重要指标。
03
超声波电源驱动电路的设计
电路拓扑结构的选择
1 2
线性电源
输出电压与输入电压成正比，适用于对电压精度要求高的场合。
开关电源
通过开关管控制能量传输，效率高，适用于大功率应用。
3
脉冲宽度调制（PWM）电源通过调节脉冲宽度来控制输出电压，具有较好的调节性能。
优化目标
以效率、稳定性、体积和成本等为目标进行优化。
优化方法
采用遗传算法、粒子群算法等智能优化算法进行优化。
04
实验与测试
实验设备与测试方法
实验设备
超声波电源驱动电路、超声波换能器、信号发生器、示波器、万用表等。
测试方法
对超声波电源驱动电路进行性能测试，包括输出电压、电流、频率等参数的测量，以及电路的效率、稳定性等方面的评估。实 Nhomakorabea结果与分析
实验结果
在实验中，我们得到了超声波电源驱动电路的输出电压、电流、频率等参数的测量结果，以及电路的效率、稳定性等方面的评估数据。

毕业设计6超声波用开关电源的设计

毕业设计6超声波用开关电源的设计引言：随着科技的不断发展，超声波技术在各个领域都得到了广泛的应用。

而超声波设备的供电则对于其正常运行起到了关键的作用。

开关电源是一种能够将交流电转换为直流电的电源设备，具有稳定性高、效率高、占空比可调等特点，因此被广泛应用于各种电子设备中。

本文将以设计超声波用开关电源为内容，介绍该设计的步骤和关键技术要点。

一、设计流程：1.确定需求：首先需要明确超声波设备的电源需求，包括工作电压、电流等参数。

2.选择开关电源拓扑结构：根据电源需求，选择合适的开关电源拓扑结构，如单端供电结构、双端供电结构等。

3.选择元件：根据选择的拓扑结构，选取合适的电容、电感、二极管、开关管等元件，并进行参数计算。

4.控制电路设计：根据开关电源拓扑结构的特点，设计合适的控制电路，实现稳定的开关动作。

5.PCB设计：将电源电路的原理图转化为PCB布局，保证电路中元件的合理布局和导线的优化布局。

6.电路调试和测试：完成电路的组装和焊接后，进行电路的调试和测试，包括输出电压、电流的稳定性等指标的测试。

二、关键技术要点：1.选择合适的开关管：开关电源的开关管负责将输入的交流电转换为直流电，因此对于超声波设备来说，要选择具有低开通电阻、高导通电流、低开通电压且耐受电压高的开关管。

2.控制电路的设计：控制电路的设计对于开关电源的稳定性和效率有着重要的影响，需要合理选择驱动电路和反馈电路的设计方案。

3.PCB布局设计：合理的PCB布局可以降低开关电源的噪声和干扰，提高整体的性能。

需要注意分离高压和低压区域，减少干扰的传导路径。

4.过渡和短路保护：为了保护超声波设备和开关电源本身的安全，需要设计过渡和短路保护电路，当出现异常情况时及时切断输入电源。

结论：本文以设计超声波用开关电源为目标，介绍了设计流程和关键技术要点。

通过选择合适的开关电源拓扑结构、元件和合理的控制电路设计，以及优化的PCB布局，可以设计出稳定高效的超声波用开关电源。

超声波电源的设计

`Word文档集美大学毕业设计论文毕业设计题目超声波电源的设计专业机械设计制造及其自动化班级机制0614 姓名曦曦学号2004710175 指导教师胡玉生职称副教授机械工程学院2010年6月2日`Word文档超声波电源的设计[摘要]几十年来，超声加工技术的发展迅速，在型孔和型腔的加工、切割加工、超声波清洗、超声复合加工、超声波焊接领域均有较广泛的研究和应用，解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。

本文首先介绍了国外在超声波电源方面的发展状况，然后详细分析了超声波设备的组成、关键技术以及设计难点，并以一种200w超声加工电路为方案设计、制作了超声波发生器，应用于超声加工。

通过对模拟与数字超声电源基本电路的介绍，了解超声波电源的频率跟踪、功率控制、稳速、过电压、过电流以及阻抗匹配等关键技术。

接着对所设计电路的各部位电路进行分析和设计。

在此基础上，详细介绍了整流电路、滤波电路、半桥逆变电路、超声波发生器与换能器的匹配设计以及用Protel 软件设计PCB图，然后进行电路板的制作和试验。

最后对所设计的电路的特点进行归纳与总结。

[关键词]:：超声波发生器；超声波换能器；频率跟踪；阻抗匹配；半桥逆变电路`Word文档The Design Of Ultrasonic PowerAbstract The development of ultrasonic machining technology is rapid for decades. Type holes and cavity machining, cutting, ultrasonic cleaning, ultrasonic processing, and ultrasonic welding have a wider field of research and application, solves many key technology issues , achieved good resultsThis paper introduces the domestic and international aspects in the development of ultrasonic power first. Then a detailed analysis of the composition of ultrasonic equipment Key technologies and design difficulties And design a 200w ultrasonic generator which is used in ultrasonic machining .Through the power of analog and digital ultrasound description of the basic circuit, Learn about the frequency of ultrasonic power tracks, power control, steady speed, overvoltage, overcurrent and impedance matching key technologies. Then designed circuits to all parts of the circuit analysis and design. On this basis , Details of the rectifier circuit, filter circuit, push-pull inverter circuit, impedance , Ultrasonic generator and the matching design of transducer and PCB design using Protel software , and then proceed to circuit board production and testing.Finally, the design characteristics of the circuit of induction have summed up and summarized.Key words: ultrasonic generator; ultrasonic transducer; frequency tracking; Impedance matching; half-bridge inverter circuit`Word文档目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 超声加工技术 (4)1.1 超声波加工的原理 (4)1.2 超声波加工的特点 (4)1.3 超声波加工的应用 (5)2 模拟与数字超声电源的基本电路 (7)2.1 模拟电路超声波发生器 (7)2.1.1 超声波振荡器 (7)2.1.2 超声波放大器 (7)2.2 数字超声波发生器 (7)2.3 频率跟踪 (9)2.4 功率控制 (11)2.4.1 输出功率控制系统 (11)2.4.2 功率控制系统中UC3875 的应用 (12)2.5 保护电路 (13)2.5.1 稳速电路 (14)2.5.2 过电压、过电流保护电路 (14)2.5.3 缓冲电路 (15)3 50W超声波发生器的电路设计 (17)3.1 总体方案设计 (17)3.2 整流、滤波电路的设计 (17)3.3 半桥逆变电路设计 (20)3.4 磁环变压器 (21)3.5 超声波发生器与换能器的匹配设计 (21)3.5.1 阻抗匹配 (22)3.5.2 调谐匹配 (24)3.5.3 关于匹配电感的设计 (25)`3.6 系统电路原理图 (26)3.6.1 电路的工作原理 (27)3.6.2 各个元器件的作用 (28)3.6.3 元器件的选取 (28)4.1 印刷电路板设计 (30)4.1.1 设计步骤 (30)4.1.2 设计电路版时应该注意的问题 (30)4.2 印制电路板的制作 (31)4.2.1 印制电路板的工具 (31)4.2.2 印制电路板的步骤 (31)4.3 电路板的焊接 (35)4.3 电路板的调试 (37)结论 (38)致 (39)参考文献 (40)Word文档`Word文档引言超声波发生器，通常称为超声波电源。