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超聲波清洗機放大器的製作

admin @ 2014-03-19 , reply:0

概述

超聲波清洗機放大器的製作超聲波清洗機放大器的製作常見超聲波清洗機的振子頻率只有幾十kHz,本文介紹的振子頻率為1MHz,可以清除更細小的灰塵。上圖是系統框圖,超聲波振子(PZT)用兩個,每個功率150……
超聲波清洗機放大器的製作
超聲波清洗機放大器的製作

常見超聲波清洗機的振子頻率只有幾十kHz,本文介紹的振子頻率為1MHz,可以清除更細小的灰塵。上圖是系統框圖,超聲波振子(PZT)用兩個,每個功率150W,共300W。本機的振蕩電路和驅動電路如中圖。振蕩電路應用了頻率合成器DDS-12BSH,可得到穩定程度與晶體振蕩一樣的1MHz振蕩頻率,頻率調整的解析度為1kHz,輸出波形幅度為1VP-P正弦波。此正弦波經74HC04整形為占空比可調的方波,半可變電阻VR用於調整占空比。為了提高驅動后級的能力,用源極接地的P、N溝道MOSFET管構成緩衝驅動級。在驅動級與后級之間加入絕緣用脈衝變壓器T1,匝數比為1:2;為了不傳送直流信號,在脈衝變壓器次級串入了0.1μF的隔直電容器。以上電路由穩壓的+5V供電。

末級電路見下圖由功率MOSFET 管做E 類放大以驅動超聲波振子;因為MOSFET管的輸入電容較大,在其柵源極間接入放電三極體Tr3,以快速釋放積累在輸入電容上的電荷。當脈衝變壓器次級下端的極性為正時,D1 導通,Tr3 也導通,將MOSFET 管輸入電容快速放電。末級電源電壓計算:設輸出功率 Pout=300W、QL=3、頻率fsw=1MHz、電源電壓VDD=140VDC,則在阻抗變換之前的負荷電阻RL=0.568VDD2/Pout=37.1Ω;按50Ω負荷匹配,則輸出變壓器T2 的匝數比N1/N2=根號37.1/50=0.86. 如果N1=取4 匝,則N2 計算為4.64 匝,實取5 匝。按此反算變壓器的一次阻抗為 50×(4/5)2=32Ω,而前面計算值為37.1Ω,故輸出300W 所需的電源電壓為Vdd=根號PoutRl/0.568=130V。末級 LC 元件的計算如下: L1=43.57RL/ω=43.57×32/6.28×106=222μH,式中43.57為常數;選用的磁芯型號為FT140- 61,其μi =125 、AL = 140nH(0.14 μ H),故其匝數N=根號3222/0.14=39.8匝,用AWG19 號耐熱電線繞制(實繞37 匝,實測226μH)。C1=0.1836/ωRL=0.1836/6.28×106×32=913pF,選用1000pF、1kV 雲母電容器。

串聯諧振電感 L2 計算如下:  L2=QLRL/ω=3×32/6.28×106=15.28μH,用T130-2 磁芯兩個重疊,用AWG19 號耐熱電線繞26 匝(實測15.6μH)。







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