自从超声科技问世以来，其发展日新月异，应用日益广泛，已经取得了良好的社会效益和经济效益。但是作为一门综合性极强的交叉学科，超声学研究与应用均起步较晚，技术状况已远远不能满足我国经济事业多领域的需求，广阔的市场前景促使我们加大研究力度。本文首先介绍了功率超声波技术的原理和发展趋势，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，并采用三种不同的控制方案设计、制作了超声波发生器，分别应用在超声波清洗机和焊接机中。主电路使用集MOSfet和GTR的优点于一身的IGBT作为开关管，构成半桥逆变电路。通过分析超声波换能器的阻抗特性，比较换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣，介绍了几种匹配方式的特点，设计了匹配电路。控制电路中分别采用了锁相方式、扫频控制方式以及模糊自适应控制方式实现了对超声负载的自动频率跟踪，并且功能完善，配备了软启动、死区调节、限流、过流、驱动自保护和过热保护，有力的保障了系统长时间工作的稳定性和可靠性。最后通过实验，证明了设计的方案可靠，适应性强，样机不仅具有频率自适应功能，而且能够功率自适应，具有良好的推广应用意义。关键词：超声波发生器、阻抗特性、匹配电路、锁相环、扫频控制、模糊自适应
标签： 超声波发生器
上传时间： 2022-06-18
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超声波是一种能量存在的方式，超声波通过高频的振动作用于水介质，从而产生超声空化效应，这种空化效应已经在超声波清洗中得到应用，或者超声波作用于传声媒介当中，能够引起媒介之间发生不同的效应，已经在基础学科研究和工程应用开发都表示出非常广阔的应用前景[12]。按照超声波研究内容上划分，可以分为功率超声和检测超声两大领域Bl]。检测超声是工业及医学检查的一种方法之一，也被认为是弱超声的“被动应用”，功率超声主要是通过超声接触对接触面进行高频的振动摩擦，以改变介质的一些特性，所以功率超声也被称为“主动应用”[]。本课题主要是针对功率超声波换能器进行研究。超声波的产生主要依靠的是超声波换能器。超声波换能器是一种能够进行机、电能量或者声、电能量转换的器件。对于功率超声换能器而言，换能器通过压电材料的压电效应将输入的高频电能转换成高频振动的机械能量。换能器的种类有很多，应用的领域也不相同，如磁致伸缩超声换能器间，压电陶瓷换能器等等。目前研究最为广泛的是压电陶瓷换能器，压电陶瓷换能器是依靠压电陶瓷的压电效应及逆压电效应来实现能量的转换。压电陶瓷的压电效应是由它的内部结构引起的，压电材料主要有钛酸钡、错钛酸铅、偏锐酸铅、锐酸钾钠、钛酸铅等]。这些电介质在某一恰当的方向施加一定的外力时，会引起内部电极分布状态发生改变，在介质的相对表面上会出现和外力成正比且极性相反的带电电荷，这种由外力引起的电介质的现象叫做压电效应则。相反，若在电介质上某一恰当的方向加上一定强度的外电场时，会引起电介质内部电极分布发生相应的变化，从而产生和外电场强度成正比的应变效应，这种由于外电场引起的电介质的应变现象叫做逆压电效应]。功率超声换能是超声学领域中一个重要的分支学科。本课题主要针对压电陶瓷式功率超声波换能器展开研究。20世纪初期超声波技术开始出现，而我国50年代才开始进行大功率超声的研究[]。随着科学技术的发展特别是电子技术的发展，如单片机、DSP、FPFA等微处理器得快速发展，微处理器功能越来越强大，运算速度越来也快，以及IGBT、MOSfet等功率器件的快速发展，功率器件的容量不断的增加，响应速度不断的提高。对超声波发生器的要求也越来越高，体积越来越小，功能越来越强大，越来越智能，可靠性进一步提高。
标签： 超声波换能器
上传时间： 2022-06-18
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为了满足一些重要用电设备的连续供电，对电网供电提出了更高的要求。为此，引入一种新型UPS是不间断电源（uninterruptible power system）的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。UPS先将交流电直流成直流电，一路给蓄电池充电，一路经逆变器变成恒压恒频的交流电，不论是市电供电还是断电由电池供电，总是通过逆变系统提供电力，因而市电停电或来电时无任何转换间断，市电的干扰也完全不影响到UPS的输出端，另外，UPS提供的电力为纯净的正弦波交流电，适用的负载范围宽，可以为多种精密用电设备提供稳定的不间断电源，此外，UPS的优点还在于它的零转换时间以及高质量的输出电源品质，因此它更适合于一些关键性的应用场合.UPS由于其工作方式是先对电池充电，然后再由逆变器将电池的电能逆变成交流，因此在电能的转化过程中有一部分电能将被损失掉。电子技术是根据电子学的原理，运用电子器件设计和制造某种特定功能的电路以解决实际问题的科学，包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。信息电子技术包括Analog（模拟）电子技术和Digital（数字）电子技术。电子技术是对电子信号进行处理的技术，处理的方式主要有：信号的发生、放大、滤波、转换。现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSfet和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
标签： UPS电源
上传时间： 2022-06-19
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本设计针对目前市场上传统充电控制器对蓄电池的充放电控制不合理，同时保护也不够充分，使得蓄电池的寿命缩短这种情况，研究确定了一种基于单片机的太阳能充电控制器的方案。在太阳能对蓄电池的充放电方式、控制器的功能要求和实际应用方面做了一定分析，完成了硬件电路设计和软件编制，实现了对蓄电池的高效率管理。设计一种太阳能LED照明系统充电控制器，既能实现太阳能电池的最大功率点跟踪（MPPT）又能满足蓄电池电压限制条件和浮充特性。构建实验系统，测试表明，控制器可以根据蓄电池状态准确地在MPPT、恒压、浮充算法之间切换，MPPT充电效率较恒压充电提高约16%，该充电控制器既实现了太阳能的有效利用，又延长了蓄电池的使用寿命。在总体方案的指导下，本设计使用STMSS系列8位微控制器是STM8系列的主流微控制器产品，采用意法半导体的130纳米工艺技术和先进的内核架构，主频达到16MHz（105系列），处理能力高达20MTPS。内置EEPROM、阻容（RC）振荡器以及完整的标准外设，性价比高，STMSS指令格式和意法半导体早期的ST7系列基本类似，甚至兼容，内嵌单线仿真接口模块，支持STWM仿真，降低了开发成本；拥有多种外设，而且外设的内部结构、配置方式与意法半导体的同样是Cortex-M3内核的32位嵌入式微处理器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、性价比高，可广泛应用在家用电器、电源控制和管理、电机控制等领域，是8位机为控制器控制系统较为理想的升级替代控制芯片"261，软件部分依据PWM（Pulse Wiath Modulation）脉宽调制控制策略，编制程序使单片机输出PMM控制信号，通过控制光电耦合器通断进而控制MOSfet管开启和关闭，达到控制蓄电池充放电的目的，同时按照功能要求实现了对蓄电池过充、过放保护和短路保护。实验表明，该控制器性能优良，可靠性高，可以时刻监视太阳能电池板和蓄电池状态，实现控制蓄电池最优充放电，达到延长蓄电池的使用寿命。
上传时间： 2022-06-19
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摘要：提出了一种 Boost电路软开关实现方法，即同步整流加上电感电流反向。根据两个开关管实现软开关的条件不同，提出了强管和弱管的概念，给出了满足软开关条件的设计方法。一个24V輸入，40V/2.5A输出，开关频率为 200kHz的同步Boost变换器样机进一步验证了上述方法的正确性，其满载效率达到了 96.9%关键词：升压电路；软开关；同步整流引言轻小化是目前电源产品追求的目标。而提高开关频率可以减小电感、电容等元件的体积。但是，开关频率提高的瓶颈是器件的开关损耗，于是软开关技术就应运而生。一般，要实现比较理想的软开关效果，都需要有一个或一个以上的辅助开关为主开关创造软开关的条件，同时希望辅助开关本身也能实现软开关。Boost电路作为一种最基本的 DC/DC拓扑而广泛应用于各种电源产品中。由于Boost电路只包含一个开关，所以，要实现软开关往往要附加很多有源或无源的额外电路，增加了变换器的成本，降低了变换器的可靠性Boost电路除了有一个开关管外还有一个二极管。在较低压输出的场合，本身就希望用一个 MOSfet来替换二极管（同步整流），从而获得比较高的效率。如果能利用这个同步开关作为主开关的辅助管，来创造软开关条件，同时本身又能实现软开关，那将是一个比较好的方案。本文提出了一种 Boost电路实现软开关的方法。该方案适用于输出电压较低的场合。
标签： 整流电源
上传时间： 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)
标签： igbt
上传时间： 2022-06-20
上传用户：wangshoupeng199
在一般较低性能的三相电压源逆变器中， 各种与电流相关的性能控制， 通过检测直流母线上流入逆变桥的直流电流即可，如变频器中的自动转矩补偿、转差率补偿等。同时， 这一检测结果也可以用来完成对逆变单元中IGBT 实现过流保护等功能。因此在这种逆变器中， 对IGBT 驱动电路的要求相对比较简单， 成本也比较低。这种类型的驱动芯片主要有东芝公司生产的TLP250，夏普公司生产的PC923等等。这里主要针对TLP250 做一介绍。TLP250 包含一个GaAlAs 光发射二极管和一个集成光探测器， 8脚双列封装结构。适合于IGBT 或电力MOSfet 栅极驱动电路。图2为TLP250 的内部结构简图， 表1 给出了其工作时的真值表。TLP250 的典型特征如下：1） 输入阈值电流（ IF） ： 5 mA（ 最大） ；2） 电源电流（ ICC） ： 11 mA（ 最大） ；3） 电源电压（ VCC） ： 10～ 35 V；4） 输出电流（ IO） ： ± 0.5 A（ 最小） ；5） 开关时间（ tPLH /tPHL ） ： 0.5 μ（ s 最 大 ） ；6） 隔离电压： 2500 Vpms（最小）。表2 给出了TLP250 的开关特性，表3 给出了TLP250 的推荐工作条件。注： 使 用 TLP250 时 应 在 管 脚 8和 5 间 连 接 一 个 0.1 μ的 F 陶 瓷 电 容 来稳定高增益线性放大器的工作， 提供的旁路作用失效会损坏开关性能， 电容和光耦之间的引线长度不应超过1 cm。图3 和图4 给出了TLP250 的两种典型的应用电路。
标签： igbt
上传时间： 2022-06-20
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摘要：对几种三相逆变器中常用的IGBT驱动专用集成电路进行了详细的分析，对TLP250，EXB系列和M579系列进行了深入的讨论，给出了它们的电气特性参数和内部功能方框图，还给出了它们的典型应用电路。讨论了它们的使用要点及注意事项，对每种驱动芯片进行了IGBT的驱动实验，通过有关的波形验证了它们的特点，最后得出结论：IGBT驱动集成电路的发展趋势是集过流保护、驱动信号放大功能、能够外接电源且具有很强抗干扰能力等于一体的复合型电路。关键词：绝缘栅双极晶体管：集成电路；过流保护1前言电力电子变换技术的发展，使得各种各样的电力电子器件得到了迅速的发展.20世纪80年代，为了给高电压应用环境提供一种高输入阻抗的器件，有人提出了绝缘门极双极型品体管（IGBT）[1].在IGBT中，用一个MoS门极区来控制宽基区的高电压双极型晶体管的电流传输，这藏产生了一种具有功率MOSfet的高输入阻抗与双极型器件优越通态特性相结合的非常诱人的器件，它具有控制功率小、开关速度快和电流处理能力大、饱和压降低等性能。在中小功率、低噪音和高性能的电源、逆变器、不间断电源（UPS）和交流电机调速系统的设计中，它是日前最为常见的一种器件。
上传时间： 2022-06-21
上传用户：jiabin
IGBT在以变频器及各类电源为代表的电力电子装置中得到了广泛应用.IGBT集双极型功率晶体管和功率MOSfet的优点于一体，具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、控制电路简单、开关损耗小、通断速度快和工作频率高等优点。但是，IGBT和其它电力电子器件一样，其应用还依赖于电路条件和开关环境。因此，IGBT的驱动和保护电路是电路设计的难点和重点，是整个装置运行的关键环节。为解决IGBT的可靠驱动问题，国外各IGBT生产厂家或从事IGBT应用的企业开发出了众多的IGBT驱动集成电路或模块，如国内常用的日本富士公司生产的EXB8系列，三菱电机公司生产的M579系列，美国IR公司生产的1R21系列等。但是，EXB8系列、M579系列和IR21系列没有软关断和电源电压欠压保护功能，而惠普生产的HCLP-316]有过流保护、欠压保护和1GBT软关断的功能，且价格相对便宜，因此，本文将对其进行研究，并给出1700v，200~300A IGBT的驱动和保护电路。
标签： igbt
上传时间： 2022-06-21
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一、IGBT 驱动1 驱动电压的选择IGBT 模块GE 间驱动电压可由不同地驱动电路产生。典型的驱动电路如图1 所示。图1 IGBT 驱动电路示意图Q1，Q2 为驱动功率推挽放大，通过光耦隔离后的信号需通过Q1，Q2 推挽放大。选择Q1，Q2 其耐压需大于50V 。选择驱动电路时，需考虑几个因素。由于IGBT 输入电容较MOSfet 大，因此IGBT 关断时，最好加一个负偏电压，且负偏电压比MOSfet 大， IGBT 负偏电压最好在-5V~-10V 之内；开通时，驱动电压最佳值为15V 10％ ,15V 的驱动电压足够使IGBT 处于充分饱和，这时通态压降也比较低，同时又能有效地限制短路电流值和因此产生的应力。若驱动电压低于12V ，则IGBT 通态损耗较大， IGBT 处于欠压驱动状态；若 VGE >20V ，则难以实现电流的过流、短路保护，影响 IGBT 可靠工作。2 栅极驱动功率的计算由于IGBT 是电压驱动型器件，需要的驱动功率值比较小，一般情况下可以不考虑驱动功率问题。但对于大功率IGBT ，或要求并联运行的IGBT 则需要考虑驱动功率。IGBT 栅极驱动功率受到驱动电压即开通VGE( ON )和关断 VGE( off ) 电压，栅极总电荷 QG 和开关 f 的影响。栅极驱动电源的平均功率 PAV 计算公式为：PAV =（VGE(ON ) +VGE( off ) ）* QG *f对一般情况 VGE( ON ) =15V，VGE( off ) =10V，则 PAV 简化为： PAV =25* QG *f。f 为 IGBT 开关频率。栅极峰值电流 I GP 为：
上传时间： 2022-06-21
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