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模擬電路超聲波發生器和數字電路超聲波發生器的特點和區別

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發表時間:2017-11-21 11:52網址:http://www.yodaprod.com/h-nd-373.html

模擬電路超聲波發生器和數字電路超聲波發生器的特點和區別

 開關型超聲波發生器與開關型電源的發展息息相關,而開關型電源發展又與電力電子開關器件發展緊密相連,也經歷了三個發展歷程:采用雙極型開關晶體管年代、采用VDMOS年代、采用IGBT管年代;這樣它的工作頻率也經歷了工頻,低頻,中頻到高頻的發展歷程。隨著電力電子器件的迅速發展,電力電子電路的控制也在飛速發展??刂齐娐纷畛跻韵辔豢刂茷槭侄?、由分立元件組成,發展到集成控制器,再到實現高頻開關的計算機控制。目前,向著更高頻率,更低損耗和全數字化的方向發展。

     老款模擬電路超聲波發生器,結構簡單,容易維修,更換模具需要準確調節超聲波頻率

   

  模擬控制電路存在控制精度低、動態響應慢、參數整定不方便、溫度漂移嚴重、容易老化等缺點。專用模擬集成控制芯片的出現大大簡化了電力電子電路的控制線路。提高了制信號的開關頻率,只需外接若干阻容元件即可直接構成具有校正環節的模擬調節器,提高了電路的可靠性。但是,也正是由于阻容元件的存在,模擬控制電路的固有缺陷,如元件參數的精度和一致性、元件老化等問題仍然存在。此外,模擬集成控制芯片還存在功耗較大、集成度低、控制不夠靈活,通用性不強等問題。


   

     用數字化控制代替模擬控制,可以消除溫度漂移等常規模擬調節器難以克服的缺點,有利于參數整定和變參數調節,便于通過程序軟件的改變,調整控制方案和實現多種新型控制策略。同時可減少元器件的數目、簡化硬件結構,提高系統可靠性。此外,還可以實現運行數據的自動儲存和故障自動診斷,有助于實現電力電子裝置運行的智能化。

超聲波發生器應用控制技術一般有三種形式:

   采用單片機控制、采用FPGA控制。但是我們這里用的是UC3875為控制器,做為PWM的占空比可變和過壓、過流保護的功能,其是可以完成的

   


            全數字電路超聲波發生器,自動頻率調節,長時間工作,超聲波輸出穩定


(1)采用單片機控制

  單片機是一種在一塊芯片上集成了CPU,RAM ROM定時器/計數器和I/O接口等單元的微控制芯片,

  廣泛應用在各種控制系統,主要以美國INTEL公司生產的MCS.51和MCS.96兩大系列為代表。在聲波發生器中,單片機主要用作數據采集和運算處理、電壓電流調節、PWM信號生成、系統狀態監控和故障自我診斷等,作為整個電路的主控芯片運行,完成多種綜合功能。配合D/A轉換器和IGBT功率模塊實現脈寬調制。另外,單片機還具有對過流,過熱、欠壓等情 況的中斷保護以及監控功能。

    單片機控制克服了模擬電路的固有缺陷,通過數字化控制方法,得到高精度、高穩定度的控制特性,可實現靈活多樣的控制功能。但是,單片機的工作頻率與控制精度是一對矛盾,處理速度也很難滿足高頻電路的要求,這就使人們尋求功能更強芯片的幫助,于是UC3875應運而生。   

(2)采用UC3875控制   

     UC3875芯片作為控制電路的2KW移相控制全橋變換(PSC FB ZVS-PWM)軟開關電源,由于開關管在ZVS條件下運行,可實現高頻化,而且控制簡單,性能可靠,適用于大功率場合。

  且能保持恒頻運行,就不會同時出現大電壓、大電流,減少了開關所受的應力,實現了高效化。大大減小了電源的體積。

(3)采用FPGA控制

    FPGA屬于可重構器件,其內部邏輯功能可以根據需要任意設定,具有集成度高、處理速度快、效率高等優點。其結構主要分為三部分:可編程邏輯塊、可編程I/O模塊、可編程內部連線。由于FPGA的集成度非常大,一片FPGA少則幾千個等效門,多則幾萬或幾十萬個等效門,所以一片FPGA就可以實現非常復雜的邏輯,替代多塊集成電路和分立元件組成的電路。它借助于硬件描述語言來對系統進行設計,采用三個層次 (行為描述、PJL描述、門級描述)的硬件描述和自上至下(從系統功能描述開始)的設計風格,能對三個層次的描述進行混合仿真,從而可以方便地進行數字電路設計,在可靠性、體積、成本上具有相優勢。

比較而言,DSP適合取樣速率低和軟件復雜程度少時,FPGA更有優勢。


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