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小功率电源

  • 精确校准超声手术刀谐振频率的电路研究与设计

    伴随着生物医学电子学的迅速兴起,手术刀已经从单纯的金属刀片发展为融合现代高科技的手术器具:电凝刀、氩气刀、高频电刀、超声手术刀等。    所谓超声手术刀,是指采用超声能对软组织进行止血切开和凝固的一种外科手术装置,用来代替普通的手术刀来切除人体的病变组织或器官,以达到手术治疗的目的。超声手术刀适用于需要控制出血和最小程度热损伤的软组织进行切开的场合,因此被广泛地应用于外科手术。如今,超声外科手术刀及其衍生的手术器具几乎已进入外科手术的各个专科领域,并成为了外科技术进步的标志之一。    但是,现有的超声手持治疗头因其加工中的选材、装配及工艺要求甚高,稍有误差就不能满足其谐振频率的设计要求而报废;已合格的超声手持治疗头在储存和使用过程中因时效老化、磨损等也易造成该超声手持治疗头偏离其谐振频率而失效或缩短使用时间。    为了避免以上的不足,本文设计了一种精确校准超声手术刀谐振频率的电路装置,该电路通过电反馈自动扫频使超声手持治疗刀头总是工作在谐振状态。而且,对于不同频率段的超声手持治疗头,该电路也能自适应匹配使用。    论文共分为六章。其中第一章为绪论;第二章介绍了超声电源总体解决方案;第三章介绍了系统硬件电路设计;第四章介绍了系统的主板系统电路软件设计与开发;第五章是上位机软件设计和数据分析;第六章是总结与展望。    本文主要内容包括:    1.介绍了超声手术刀的研究背景和其相关技术的国内外发展的状况,简要阐明了超声治疗的原理,超声手术刀的组成结构以及工作原理。    2.设计并制作了基于STC单片机为微控制器的系统硬件电路平台。系统利用单片机控制DDS芯片产生可调频率的电压信号。比起一般的可编程计数器或是定时器电路,DDS芯片输出信号的频率切换变化反应快,精度高;系统以刀头电流信号的大小来检测电路是否到达谐振状态,电路结构简单,对超声刀正常工作影响小;系统通过控制数控工作电源调节电路输出级的工作电压,实现在一定范围内的超声刀电功率输出的任意调节。    3.设计了系统硬件电路平台的控制软件以及上位机人机对话软件。电路平台的控制软件包括变步长谐振频率自动搜索、谐振频率跟踪、超声功率调整、数据上传等功能模块。上位机软件为VB交互界面...

    标签: 超声手术刀 谐振频率 电路

    上传时间: 2022-05-30

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  • 基于数字追频控制的超声逆变电源的研究

    近年来,随着超声学研究的发展,功率超声技术得到了越来越广泛的应用。超声波清洗技术作为功率超声技术的一个分支,以清洗速度快、效果好、易于实现自动化等优点,为传统工业清洗领域注入了新鲜的血液。作为超声波清洗机的核心组件,超声逆变电源的设计一直是超声波清洗系统设计的关键环节,它性能的好坏很大程度上决定了最终的清洗效果。以往的超声逆变电源的设计通常是基于模拟集成控制芯片的,这种实现方式在频率、功率控制的精度和速度上以及系统的灵活性、稳定性方面存在着一定的局限性,限制了超声逆变电源的发展。数字控制技术的出现,很好地弥补了上述缺陷,因此本课题将数字控制技术引入到超声逆变电源控制电路的设计中是很有意义的。    本文首先对超声逆变电源的基本结构和工作原理做了简单介绍,针对超声逆变电源各部分的结构特点,并结合一些传统设计方案优缺点的分析,确定了二极管不控整流的整流电路设计方案、电压源型串联谐振逆变器的逆变电路实现方案、基于锁相环的频率跟踪实现方案、和基于PWM脉宽调制技术的功率调节实现方案。接着,文章详细介绍了频率自动跟踪和功率控制的具体实现方法,利用数学推理和波形分析的方式阐明了方案的可行性,并通过软件仿真验证了方案的正确性。然后,文章还设计了主电路谐振软开关、人机接口电路、采样电路、IGBT驱动以及过流过温保护电路。方案确定了之后,通过观察自制电路板的实验波形表明新构建的超声逆变电源可以保证系统在复杂工况下处于谐振状态,验证了全数字频率跟踪系统和功率调节系统的可行性和有效性。    本文的重点和创新点在于将超声逆变电源的控制电路通过数字化来实现。本文创新地利用FPGA构建了全数字频率跟踪系统——数字锁相环和全数字功率调节系统——数字PWM调制、数字PID调节,从而取代了传统的模拟锁相环芯片CD4046和模拟PWM控制芯片SG3525,在控制的精确性、快速性和灵活性上都有了很大的提高。此外,利用ATmega16单片机实现了人机接口电路、频率采样和电流A/D转换,并通过SPI接口与FPGA进行数据传输,完善了数字控制体系,从而实现了基于FPGA和单片机的全数字控制超声逆变电源系统。

    标签: 超声逆变电源 数字追频控制

    上传时间: 2022-05-30

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  • 伺服电机内部结构及其工作原理.

    一、交流伺服电动机交流伺服电动机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似.其定子上装有两个位置互差90°的绕组,一个是励磁绕组Rf ,它始终接在交流电压Uf 上;另一个是控制绕组L,联接控制信号电压Uc 。所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。交流伺服电动机的转子通常做成鼠笼式, 但为了使伺服电动机具有较宽的调速范围、线性的机械特性, 无“自转”现象和快速响应的性能, 它与普通电动机相比,应具有转子电阻大和转动惯量小这两个特点。目前应用较多的转子结构有两种形式:一种是采用高电阻率的导电材料做成的高电阻率导条的鼠笼转子,为了减小转子的转动惯量,转子做得细长;另一种是采用铝合金制成的空心杯形转子,杯壁很薄,仅0.2-0.3mm ,为了减小磁路的磁阻,要在空心杯形转子内放置固定的内定子.空心杯形转子的转动惯量很小,反应迅速,而且运转平稳,因此被广泛采用。交流伺服电动机在没有控制电压时, 定子内只有励磁绕组产生的脉动磁场,转子静止不动。当有控制电压时,定子内便产生一个旋转磁场,转子沿旋转磁场的方向旋转,在负载恒定的情况下,电动机的转速随控制电压的大小而变化, 当控制电压的相位相反时, 伺服电动机将反转。交流伺服电动机的工作原理与分相式单相异步电动机虽然相似, 但前者的转子电阻比后者大得多,所以伺服电动机与单机异步电动机相比,有三个显著特点:1、起动转矩大由于转子电阻大,其转矩特性曲线如图3 中曲线1 所示,与普通异步电动机的转矩特性曲线2 相比,有明显的区别。它可使临界转差率S0> 1,这样不仅使转矩特性(机械特性)更接近于线性,而且具有较大的起动转矩。因此,当定子一有控制电压,转子立即转动,即具有起动快、灵敏度高的特点。2、运行范围较广3、无自转现象正常运转的伺服电动机,只要失去控制电压,电机立即停止运转。当伺服电动机失去控制电压后,它处于单相运行状态,由于转子电阻大,定子中两个相反方向旋转的旋转磁场与转子作用所产生的两个转矩特性( T1 - S1 、T2 - S2 曲线) 以及合成转矩特性( T- S 曲线)交流伺服电动机的输出功率一般是0.1-100W 。当电源频率为50Hz ,电压有36V 、110V 、220 、380V ;当电源频率为400Hz ,电压有20V 、26V 、36V 、115V 等多种。

    标签: 伺服电机

    上传时间: 2022-06-01

    上传用户:zhaiyawei

  • 基于单片机控制的超声波发生器驱动电源的研究

    人的耳朵能感受到的振荡频率在20-20000Hz范围的声波,超过人耳能感受到的声波频率以上的声波叫超声波。超声波有许多应用,有超声波清洗、超声波钻孔、超声波振动等。超声波振动是近几十年兴起的新事物,随着人们对超声波研究的不断深入,应用也日益广泛。    功率超声技术凭其独特的优点在国民经济各部门日益广泛应用。目前超声设备由采用大功率电子管或高频可控硅发展到全控型电子器件。随着新理论、新技术、新器件的不断出现和成熟,超声技术必将充分发挥其优势,在各领域产生更大作用。本文涉及的功率超声系统主要由高频超声波电源和压电振子两部分组成。高频超声波电源为压电振子提供电能,压电振子将电能转为动能。    超声波发生器的种类很多,大致可分为两种类型,机械型和电声型。机械型超声波发生器直接用机械方法使物体振动而产生超声波。常见的机械型超声波都是流体动力式的,即利用每秒几万次的频率断续从喷口喷出,撞击放在喷口前的空腔或簧片,引起共振在媒质中产生超声波。电声型超声波发生器是应用的最广泛的。它是利用电磁能量转换成机械波能量。    本设计采用频率自动跟踪的方式来使超声波换能器处于谐振,满足超声波电源与超声波换能器工作在最佳状态,使得整机达到最佳工作效率。功率检测电路调节脉冲电压的脉宽来改变超声波发生器的输出功率,以实现功率恒定。压控振荡器选用货源充足、价格低廉的TL494,可满足本设计要求。D类功率放大器就是开关功率放大器,选用高耐压的VMOS管,组成半桥电路,VMOS管的驱动采用变压器隔离倒相。由于超声波换能器的特性,超声波清洗机中的匹配电路包含两个:一个是功率匹配,一个是调谐匹配。前者是为了使超声波电源的输出内阻与负载阻抗相一致,采用变压器匹配方法。后者是使换能器呈现纯阻性,采用串联电感的方法。    本文对系统的总体设计方案、硬件和软件设计、单元电路及主要单元电路实验进行了详细地介绍。文章最后应用PSPICE软件对整个系统进行了仿真分析,对理论设计进行修正。结果表明系统设计可行,性能指标基本可以满足设计要求。

    标签: 单片机 超声波发生器 电源

    上传时间: 2022-06-01

    上传用户:得之我幸78

  • 基于AVR单片机的超声波电源的研究

    随着新理论、新器件、新技术的不断出现或成熟,功率超声技术在国民经济各个部门中日益广泛应用。超声波电源为超声波换能器提供电能,超声波换能器将电能转换为动能,完成超声波清洗、防垢除垢等功能。本文主要对高频超声波电源进行了理论分析与设计。    首先对超声波电源基本拓扑结构进行了分析,提出了超声波电源功放电路可以采用的三种方案:半桥功率放大电路、全桥功率放大电路、推挽功率放大电路。通过对比分析了各种方案的优点和缺点,确定了超声波电源功率放大电路的方案。针对超声波电源的具体要求,设计了整流滤波电路,功率放大电路、驱动电路、缓冲电路、功率反馈电路、保护电路。其中,给出了整流滤波电路和功率放大电路的参数计算。    其次对超声波换能器的特性进行了分析,介绍了超声波换能器的串联谐振频率和并联谐振频率。然后对几种常用的匹配网络进行了分析,包括单个电感的匹配、电感-电容匹配、改进的电感-电容匹配,分析了其优点和缺点。    然后由于超声波电源需具有性能高、功率大、成本低的特点,要求能较好适应超声波换能器阻抗变化、频率漂移等所带来的疑难问题。本文介绍了超声波电源几种常见的频率跟踪方案。本文研究的是一种传统的自激式超声波电源,串联谐振频率在20KHz左右,频率跟踪采用负载分压式反馈系统,在以前手动调节电感的基础上,通过在反馈回路添加通过AVR单片机控制数字电感来跟踪超声波换能器的谐振频率,易操作,能稳定运行。    最后在理论设计的基础上,对超声波电源各个组成电路进行了实际制作,在超声波电源与超声波换能器匹配无误、工作稳定后,对有关电路进行了现场试验验证。实验结果表明,该超声波电源具有一定的使用价值。

    标签: avr单片机 超声波电源

    上传时间: 2022-06-08

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  • 微型太阳能无线传感器节点开发资料

    微型太阳能无线传感器节点开发资料无线传感器节点可通过缩减传感器尺寸、简化维护问题和延长电池续航时间而降低实施成本。事实上,如果把重点集中在无电池的设计上,将能实现更大的成本效益。 设计无电池设备的最好方法是通过用于通信和能量采集的低功耗蓝牙(BLE)等技术来降低无线传感器系统的平均功耗。BLEBLE的优化为了做到只用能量采集IC所提供的电源运行,传感器必须优化其BLE系统以降低功耗。首先,设计人员必须了解BLE子系统的详情。接下来,需要编写固件代码以满足每种运行/功率模式的要求。然后,设计人员必须分析实际功耗以确认各种假设来进一步提升系统的能效。 降低功耗技术的说明可参考赛普拉斯(Cypress) CYALKIT-E02太阳能供电BLE传感器参考设计套件(RDK)。该RDK包含一个Cypress PSoC 4 BLE与S6AE10xA能量采集电源管理IC(PMIC)。 简单、无功率优化的BLE设计要首先把BLE射频配置为处于不可连接广播模式的信标。BLE信标是每隔一定时间向外进行广播的单向通信方法。它包含一些较小的数据包(30字节),而这些数据包构成一个广播数据包发送出去。想信标被发现可在各类智能手机或计算机应用中推送消息、app操作及提示。

    标签: 太阳能 无线传感器

    上传时间: 2022-06-08

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  • 24位ADC驱动代码

    ADS1256 是TI(Texas I nstruments )公司推出的一款低噪声高分辨率的24 位Si gma - Delta("- #)模数转换器(ADC)。"- #ADC 与传统的逐次逼近型和积分型ADC 相比有转换误差小而价格低廉的优点,但由于受带宽和有效采样率的限制,"- #ADC 不适用于高频数据采集的场合。该款ADS1256 可适合于采集最高频率只有几千赫兹的模拟数据的系统中,数据输出速率最高可为30K 采样点/秒(SPS),有完善的自校正和系统校正系统, SPI 串行数据传输接口。本文结合笔者自己的应用经验,对该ADC 的基本原理以及应用做简要介绍。ADs1256 的总体电气特性下面介绍在使用ADs1256 的过程中要注意的一些电气方面的具体参数:模拟电源(AVDD )输入范围+ 4 . 75V !+ 5 .25V,使用的典型值为+ 5 .00V;数字电源(DVDD )输入范围+ 1 . 8V !+ 3 .6V,使用的典型值+ 3 .3V;参考电压值(VREF= VREFP- VREFN)的范围+ 0 .5V!+ 2 .6V,使用的典型值为+ 2 .5V;耗散功率最大为57mW;每个模拟输入端(AI N0 !7 和AI NC M)相对于模拟地(AGND)的绝对电压值范围在输入缓冲器(BUFFER)关闭的时候为AGND-0 .1 !AVDD+ 0 . 1 ,在输入缓冲器打开的时候为AGND !AVDD-2 .0 ;满刻度差分模拟输入电压值(VI N = AI NP -AI NN)为+ /-(2VREF/PGA);数字输入逻辑高电平范围0 .8DVDD!5 .25V(除D0 !D3 的输入点平不可超过DVDD 外),逻辑低点平范围DGND!0 .2DVDD;数字输出逻辑高电平下限为0 .8DVDD,逻辑低电平上限为0 .2DVDD,输出电流典型值为5mA;主时钟频率由外部晶体振荡器提供给XTAL1和XTAL2 时,要求范围为2 M!10 MHz ,仅由CLKI N 输入提供时,范围为0 .1 M!10 MHz 。

    标签: ADC ADS1256

    上传时间: 2022-06-10

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  • 单片机控制的频率跟踪超声波电源的研究

    超声波换能器由于负载的变化以及外界环境的变化等因素,导致超声波电源的输出频率与谐振频率不匹配,从而使清洗效果不佳。超声波电源是超声清洗机的核心部分,为实现其高效稳定的工作,需要对其工作频率进行自动跟踪控制。为此,本文设计了基于单片机PIC16F886为控制核心的超声波电源,其额定输出功率为600W,工作频率为20kHz,并实现了对频率的实时跟踪控制。主要研究内容如下:  首先,根据超声波电源的性能指标要求,设计了超声波电源主电路系统,主电路系统由整流滤波电路、逆变电路、匹配电路等单元组成,逆变电路采用全桥逆变拓扑结构,文中对主电路系统进行了详细分析与设计,并采用Multisim仿真软件对主电路系统各个部分进行仿真。  其次,设计了超声波电源频率跟踪的控制方案,该控制方案采用锁相环频率跟踪的控制思路并结合PID控制方法。为此设计了相应的控制软件,采用C语言编写主程序、A/D转换程序、PID控制程序等。  最后,以PIC16F866单片机芯片为控制核心,设计了超声波电源控制系统,主要包括采样电路、驱动电路、单片机外围电路等,分析了其工作原理。并采用Proteus软件对控制系统进行仿真。仿真结果表明,所设计的超声波电源控制系统能实现频率自动跟踪,与超声波换能器相匹配,工作在谐振状态,达到了设计要求。

    标签: 单片机 超声波电源

    上传时间: 2022-06-11

    上传用户:jason_vip1

  • 基于MATLAB的无桥PFC电路仿真

    摘要:文中分析了功率因数校正的必要性,对有源功率因数校正主电路拓扑做了对比分析,确定本文选用无桥拓扑。分析了无桥PFC电路的原理和优缺点,可以看到无桥电路具有开关器件少,功耗低,成本小,电路体积小的优点。在控制方案选择单周期控制,并采用Malab Simulink仿真平台建立仿真模型,通过仿真表明,单周期控制的无桥PFC达到功率因数提高的目的。关键词:功率因教校正;无桥;单周期;Matlab随着电力电子技术的发展,电网中整流器、开关电源等非线性负载不断增加。这些存在冲击性的用电设备,将引起网侧输人电流发生严重畸变,产生大量造波污染,导致电网功率因数过低,所以提高功率因数势在必行"早期功率因数校正采用在整流器后加滤波电感电容实现,功率因数一般只有0.6左右;在20世纪90年代,有源功率因数校正(APFC)产生,是在整流器和负载之间接入一个DC/DC开关变换器,应用电流反馈技术,使输入端电流波形跟踪交流输入正弦电压波形,可以使输入电流波形接近正弦,功率因数可提高到0.99以上。由于该方案采用了有源器件,故称为有源功率因数校正APFC1有源功率因数校正主电路拓扑1.1 传统Boost拓扑传统Boost PFC电路由整流桥和PFC组成,如图1所示。传统Boost PFC电路工作时通过控制开关管的动作,采用反馈来控制电流波形,这样可以使交流网侧输入电流跟踪输入交流电压而接近正弦波,来提高功率因数。但其流通路径有3个半导体工作,当变换器功率和开关频率提高时,系统的系统通态损耗明显增加,整体效率低29

    标签: matlab pfc

    上传时间: 2022-06-17

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  • 一款DSC控制的数字电源实现

    【摘要】数字化技术随着低成本、高性能控制芯片的出现而快速发展,同时也推动着开关电源向数字控制发展。文章利用一款新型数字信号控制器(DSC)ADP32,完成了基于DSC的数字电源应用研究,本文提供了DC/DC変換器的完整数字控制解决方案,數字PID朴偿技米,精确时序的同步整流技术,以及PWM控制信号的产生等,最后用一台200w样机验证了数字控制的系统性能。【关键词】数字信号控制器;同步整流;PID控制;数字拉制1引言随着半导体行业的快速发展,低成本、高性能的DSC控制器不断出现,基于DSC控制的数字电源越来越备受关注,目前“绿色能源”、“能源之心”等概念的提出,数字控制的模块电源具有高效率、高功率密度等诸多优点,逐渐成为电源技术的研究热点.数字电源(digital powerspply)是一种以数字信号处理器(DSP)或微控制器(MCU)为核心,将数字电源驱动器、PWM控制器等作为控制对象,能实现控制、管理、监测功能的电源产品。具有可以在一个标准化的硬件平台上,通过更新软件满足不同的需求".ADP32是一款集实时处理(DSP)与控制(MCU)外设功能与一体的数字信号控制器,不但可以简化电路设计,还能快速有效实现各种复杂的控制算法。2数字电源系统设计2.1数字电源硬件框图主功率回路是双管正激DCDC变换器,其控制方式为脉冲宽度调制(PWM),主要由功率管Q1/Q2、续流二极管D1/D2、高频变压器、输出同步整流器、LC滤波器组成。

    标签: 数字电源

    上传时间: 2022-06-18

    上传用户:jiabin