自從超聲科技問世以來，其發展日新月異，應用日益廣泛，已經取得了良好的社會效益和經濟效益。但是作為一門綜合性極強的交叉學科，超聲學研究與應用均起步較晚，技術狀況已遠遠不能滿足我國經濟事業多領域的需求，廣闊的市場前景促使我們加大研究力度。本文首先介紹了功率超聲波技術的原理和發展趨勢，然后詳細分析了超聲波設備的組成、關鍵技術以及設計難點，并采用三種不同的控制方案設計、制作了超聲波發生器，分別應用在超聲波清洗機和焊接機中。主電路使用集MOSFET和GTR的優點于一身的IGBT作為開關管，構成半橋逆變電路。通過分析超聲波換能器的阻抗特性，比較換能器工作在串聯諧振頻率和并聯諧振頻率的優劣，介紹了幾種匹配方式的特點，設計了匹配電路?？刂齐娐分蟹謩e采用了鎖相方式、掃頻控制方式以及模糊自適應控制方式實現了對超聲負載的自動頻率跟蹤，并且功能完善，配備了軟啟動、死區調節、限流、過流、驅動自保護和過熱保護，有力的保障了系統長時間工作的穩定性和可靠性。最后通過實驗，證明了設計的方案可靠，適應性強，樣機不僅具有頻率自適應功能，而且能夠功率自適應，具有良好的推廣應用意義。關鍵詞：超聲波發生器、阻抗特性、匹配電路、鎖相環、掃頻控制、模糊自適應
標簽： 超聲波發生器
上傳時間： 2022-06-18
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超聲波是一種能量存在的方式，超聲波通過高頻的振動作用于水介質，從而產生超聲空化效應，這種空化效應已經在超聲波清洗中得到應用，或者超聲波作用于傳聲媒介當中，能夠引起媒介之間發生不同的效應，已經在基礎學科研究和工程應用開發都表示出非常廣闊的應用前景[12]。按照超聲波研究內容上劃分，可以分為功率超聲和檢測超聲兩大領域Bl]。檢測超聲是工業及醫學檢查的一種方法之一，也被認為是弱超聲的“被動應用”，功率超聲主要是通過超聲接觸對接觸面進行高頻的振動摩擦，以改變介質的一些特性，所以功率超聲也被稱為“主動應用”[]。本課題主要是針對功率超聲波換能器進行研究。超聲波的產生主要依靠的是超聲波換能器。超聲波換能器是一種能夠進行機、電能量或者聲、電能量轉換的器件。對于功率超聲換能器而言，換能器通過壓電材料的壓電效應將輸入的高頻電能轉換成高頻振動的機械能量。換能器的種類有很多，應用的領域也不相同，如磁致伸縮超聲換能器間，壓電陶瓷換能器等等。目前研究最為廣泛的是壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器是依靠壓電陶瓷的壓電效應及逆壓電效應來實現能量的轉換。壓電陶瓷的壓電效應是由它的內部結構引起的，壓電材料主要有鈦酸鋇、錯鈦酸鉛、偏銳酸鉛、銳酸鉀鈉、鈦酸鉛等]。這些電介質在某一恰當的方向施加一定的外力時，會引起內部電極分布狀態發生改變，在介質的相對表面上會出現和外力成正比且極性相反的帶電電荷，這種由外力引起的電介質的現象叫做壓電效應則。相反，若在電介質上某一恰當的方向加上一定強度的外電場時，會引起電介質內部電極分布發生相應的變化，從而產生和外電場強度成正比的應變效應，這種由于外電場引起的電介質的應變現象叫做逆壓電效應]。功率超聲換能是超聲學領域中一個重要的分支學科。本課題主要針對壓電陶瓷式功率超聲波換能器展開研究。20世紀初期超聲波技術開始出現，而我國50年代才開始進行大功率超聲的研究[]。隨著科學技術的發展特別是電子技術的發展，如單片機、DSP、FPFA等微處理器得快速發展，微處理器功能越來越強大，運算速度越來也快，以及IGBT、MOSFET等功率器件的快速發展，功率器件的容量不斷的增加，響應速度不斷的提高。對超聲波發生器的要求也越來越高，體積越來越小，功能越來越強大，越來越智能，可靠性進一步提高。
標簽： 超聲波換能器
上傳時間： 2022-06-18
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為了滿足一些重要用電設備的連續供電，對電網供電提出了更高的要求。為此，引入一種新型UPS是不間斷電源（uninterruptible power system）的英文簡稱，是能夠提供持續、穩定、不間斷的電源供應的重要外部設備。UPS先將交流電直流成直流電，一路給蓄電池充電，一路經逆變器變成恒壓恒頻的交流電，不論是市電供電還是斷電由電池供電，總是通過逆變系統提供電力，因而市電停電或來電時無任何轉換間斷，市電的干擾也完全不影響到UPS的輸出端，另外，UPS提供的電力為純凈的正弦波交流電，適用的負載范圍寬，可以為多種精密用電設備提供穩定的不間斷電源，此外，UPS的優點還在于它的零轉換時間以及高質量的輸出電源品質，因此它更適合于一些關鍵性的應用場合.UPS由于其工作方式是先對電池充電，然后再由逆變器將電池的電能逆變成交流，因此在電能的轉化過程中有一部分電能將被損失掉。電子技術是根據電子學的原理，運用電子器件設計和制造某種特定功能的電路以解決實際問題的科學，包括信息電子技術和電力電子技術兩大分支。信息電子技術包括Analog（模擬）電子技術和Digital（數字）電子技術。電子技術是對電子信號進行處理的技術，處理的方式主要有：信號的發生、放大、濾波、轉換。現代電力電子技術的發展方向，是從以低頻技術處理問題為主的傳統電力電子學，向以高頻技術處理問題為主的現代電力電子學方向轉變。電力電子技術起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其發展先后經歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代，并促進了電力電子技術在許多新領域的應用。八十年代末期和九十年代初期發展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導體復合器件，表明傳統電力電子技術已經進入現代電力電子時代。
標簽： UPS電源
上傳時間： 2022-06-19
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本設計針對目前市場上傳統充電控制器對蓄電池的充放電控制不合理，同時保護也不夠充分，使得蓄電池的壽命縮短這種情況，研究確定了一種基于單片機的太陽能充電控制器的方案。在太陽能對蓄電池的充放電方式、控制器的功能要求和實際應用方面做了一定分析，完成了硬件電路設計和軟件編制，實現了對蓄電池的高效率管理。設計一種太陽能LED照明系統充電控制器，既能實現太陽能電池的最大功率點跟蹤（MPPT）又能滿足蓄電池電壓限制條件和浮充特性。構建實驗系統，測試表明，控制器可以根據蓄電池狀態準確地在MPPT、恒壓、浮充算法之間切換，MPPT充電效率較恒壓充電提高約16%，該充電控制器既實現了太陽能的有效利用，又延長了蓄電池的使用壽命。在總體方案的指導下，本設計使用STMSS系列8位微控制器是STM8系列的主流微控制器產品，采用意法半導體的130納米工藝技術和先進的內核架構，主頻達到16MHz（105系列），處理能力高達20MTPS。內置EEPROM、阻容（RC）振蕩器以及完整的標準外設，性價比高，STMSS指令格式和意法半導體早期的ST7系列基本類似，甚至兼容，內嵌單線仿真接口模塊，支持STWM仿真，降低了開發成本；擁有多種外設，而且外設的內部結構、配置方式與意法半導體的同樣是Cortex-M3內核的32位嵌入式微處理器STM32系列的MCU基本相同或者相似。另外系列芯片功耗低、功能完善、性價比高，可廣泛應用在家用電器、電源控制和管理、電機控制等領域，是8位機為控制器控制系統較為理想的升級替代控制芯片"261，軟件部分依據PWM（Pulse Wiath Modulation）脈寬調制控制策略，編制程序使單片機輸出PMM控制信號，通過控制光電耦合器通斷進而控制MOSFET管開啟和關閉，達到控制蓄電池充放電的目的，同時按照功能要求實現了對蓄電池過充、過放保護和短路保護。實驗表明，該控制器性能優良，可靠性高，可以時刻監視太陽能電池板和蓄電池狀態，實現控制蓄電池最優充放電，達到延長蓄電池的使用壽命。
上傳時間： 2022-06-19
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摘要：提出了一種 Boost電路軟開關實現方法，即同步整流加上電感電流反向。根據兩個開關管實現軟開關的條件不同，提出了強管和弱管的概念，給出了滿足軟開關條件的設計方法。一個24V輸入，40V/2.5A輸出，開關頻率為 200kHz的同步Boost變換器樣機進一步驗證了上述方法的正確性，其滿載效率達到了 96.9%關鍵詞：升壓電路；軟開關；同步整流引言輕小化是目前電源產品追求的目標。而提高開關頻率可以減小電感、電容等元件的體積。但是，開關頻率提高的瓶頸是器件的開關損耗，于是軟開關技術就應運而生。一般，要實現比較理想的軟開關效果，都需要有一個或一個以上的輔助開關為主開關創造軟開關的條件，同時希望輔助開關本身也能實現軟開關。Boost電路作為一種最基本的 DC/DC拓撲而廣泛應用于各種電源產品中。由于Boost電路只包含一個開關，所以，要實現軟開關往往要附加很多有源或無源的額外電路，增加了變換器的成本，降低了變換器的可靠性Boost電路除了有一個開關管外還有一個二極管。在較低壓輸出的場合，本身就希望用一個 MOSFET來替換二極管（同步整流），從而獲得比較高的效率。如果能利用這個同步開關作為主開關的輔助管，來創造軟開關條件，同時本身又能實現軟開關，那將是一個比較好的方案。本文提出了一種 Boost電路實現軟開關的方法。該方案適用于輸出電壓較低的場合。
標簽： 整流電源
上傳時間： 2022-06-19
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le flows through MOS channel while Ih flows across PNP transistor Ih= a/(1-a) le, IE-le+lh=1/(1-a)' le Since IGBT has a long base PNP, a is mainly determined by ar si0 2ar= 1/cosh(1/La), La: ambipolar diff length a-0.5 (typical value)p MOSFET channel current (saturation), le=U"Cox"W(2"Lch)"(Vc-Vth)le Thus, saturated collector current Ic, sat=1/(1-a)"le=-1/(1-a)"UCox"W/(2Lch)"(Vo-Vth)2Also, transconductance gm, gm= 1/(1-a)"u' Cox W/Lch*(Vo-Vth)Turn-On1. Inversion layer is formed when Vge>Vth2. Apply positive collector bias, +Vce3. Electrons flow from N+ emitter to N-drift layer providing the base current for the PNP transistor4. Since J1 is forward blased, hole carriers are injected from the collector (acts as an emitter).5. Injected hole carriers exceed the doping level of N-drift region (conductivity modulation). Turn-Off1. Remove gate bias (discharge gate)2. Cut off electron current (base current, le, of pnp transistor)
標簽： igbt
上傳時間： 2022-06-20
上傳用戶：wangshoupeng199
在一般較低性能的三相電壓源逆變器中， 各種與電流相關的性能控制， 通過檢測直流母線上流入逆變橋的直流電流即可，如變頻器中的自動轉矩補償、轉差率補償等。同時， 這一檢測結果也可以用來完成對逆變單元中IGBT 實現過流保護等功能。因此在這種逆變器中， 對IGBT 驅動電路的要求相對比較簡單， 成本也比較低。這種類型的驅動芯片主要有東芝公司生產的TLP250，夏普公司生產的PC923等等。這里主要針對TLP250 做一介紹。TLP250 包含一個GaAlAs 光發射二極管和一個集成光探測器， 8腳雙列封裝結構。適合于IGBT 或電力MOSFET 柵極驅動電路。圖2為TLP250 的內部結構簡圖， 表1 給出了其工作時的真值表。TLP250 的典型特征如下：1） 輸入閾值電流（ IF） ： 5 mA（ 最大） ；2） 電源電流（ ICC） ： 11 mA（ 最大） ；3） 電源電壓（ VCC） ： 10～ 35 V；4） 輸出電流（ IO） ： ± 0.5 A（ 最?。?；5） 開關時間（ tPLH /tPHL ） ： 0.5 μ（ s 最 大 ） ；6） 隔離電壓： 2500 Vpms（最小）。表2 給出了TLP250 的開關特性，表3 給出了TLP250 的推薦工作條件。注： 使 用 TLP250 時 應 在 管 腳 8和 5 間 連 接 一 個 0.1 μ的 F 陶 瓷 電 容 來穩定高增益線性放大器的工作， 提供的旁路作用失效會損壞開關性能， 電容和光耦之間的引線長度不應超過1 cm。圖3 和圖4 給出了TLP250 的兩種典型的應用電路。
標簽： igbt
上傳時間： 2022-06-20
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摘要：對幾種三相逆變器中常用的IGBT驅動專用集成電路進行了詳細的分析，對TLP250，EXB系列和M579系列進行了深入的討論，給出了它們的電氣特性參數和內部功能方框圖，還給出了它們的典型應用電路。討論了它們的使用要點及注意事項，對每種驅動芯片進行了IGBT的驅動實驗，通過有關的波形驗證了它們的特點，最后得出結論：IGBT驅動集成電路的發展趨勢是集過流保護、驅動信號放大功能、能夠外接電源且具有很強抗干擾能力等于一體的復合型電路。關鍵詞：絕緣柵雙極晶體管：集成電路；過流保護1前言電力電子變換技術的發展，使得各種各樣的電力電子器件得到了迅速的發展.20世紀80年代，為了給高電壓應用環境提供一種高輸入阻抗的器件，有人提出了絕緣門極雙極型品體管（IGBT）[1].在IGBT中，用一個MoS門極區來控制寬基區的高電壓雙極型晶體管的電流傳輸，這藏產生了一種具有功率MOSFET的高輸入阻抗與雙極型器件優越通態特性相結合的非常誘人的器件，它具有控制功率小、開關速度快和電流處理能力大、飽和壓降低等性能。在中小功率、低噪音和高性能的電源、逆變器、不間斷電源（UPS）和交流電機調速系統的設計中，它是日前最為常見的一種器件。
上傳時間： 2022-06-21
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IGBT在以變頻器及各類電源為代表的電力電子裝置中得到了廣泛應用.IGBT集雙極型功率晶體管和功率MOSFET的優點于一體，具有電壓控制、輸入阻抗大、驅動功率小、控制電路簡單、開關損耗小、通斷速度快和工作頻率高等優點。但是，IGBT和其它電力電子器件一樣，其應用還依賴于電路條件和開關環境。因此，IGBT的驅動和保護電路是電路設計的難點和重點，是整個裝置運行的關鍵環節。為解決IGBT的可靠驅動問題，國外各IGBT生產廠家或從事IGBT應用的企業開發出了眾多的IGBT驅動集成電路或模塊，如國內常用的日本富士公司生產的EXB8系列，三菱電機公司生產的M579系列，美國IR公司生產的1R21系列等。但是，EXB8系列、M579系列和IR21系列沒有軟關斷和電源電壓欠壓保護功能，而惠普生產的HCLP-316]有過流保護、欠壓保護和1GBT軟關斷的功能，且價格相對便宜，因此，本文將對其進行研究，并給出1700v，200~300A IGBT的驅動和保護電路。
標簽： igbt
上傳時間： 2022-06-21
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一、IGBT 驅動1 驅動電壓的選擇IGBT 模塊GE 間驅動電壓可由不同地驅動電路產生。典型的驅動電路如圖1 所示。圖1 IGBT 驅動電路示意圖Q1，Q2 為驅動功率推挽放大，通過光耦隔離后的信號需通過Q1，Q2 推挽放大。選擇Q1，Q2 其耐壓需大于50V 。選擇驅動電路時，需考慮幾個因素。由于IGBT 輸入電容較MOSFET 大，因此IGBT 關斷時，最好加一個負偏電壓，且負偏電壓比MOSFET 大， IGBT 負偏電壓最好在-5V~-10V 之內；開通時，驅動電壓最佳值為15V 10％ ,15V 的驅動電壓足夠使IGBT 處于充分飽和，這時通態壓降也比較低，同時又能有效地限制短路電流值和因此產生的應力。若驅動電壓低于12V ，則IGBT 通態損耗較大， IGBT 處于欠壓驅動狀態；若 VGE >20V ，則難以實現電流的過流、短路保護，影響 IGBT 可靠工作。2 柵極驅動功率的計算由于IGBT 是電壓驅動型器件，需要的驅動功率值比較小，一般情況下可以不考慮驅動功率問題。但對于大功率IGBT ，或要求并聯運行的IGBT 則需要考慮驅動功率。IGBT 柵極驅動功率受到驅動電壓即開通VGE( ON )和關斷 VGE( off ) 電壓，柵極總電荷 QG 和開關 f 的影響。柵極驅動電源的平均功率 PAV 計算公式為：PAV =（VGE(ON ) +VGE( off ) ）* QG *f對一般情況 VGE( ON ) =15V，VGE( off ) =10V，則 PAV 簡化為： PAV =25* QG *f。f 為 IGBT 開關頻率。柵極峰值電流 I GP 為：
上傳時間： 2022-06-21
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