行波超聲電動機驅動電源的設計研究

在PWM控制電路的控制下開關器件（S1和S2）交替工作，在輸出端得到交變電壓。扼流線圈L1可防止用占空比D控制時S1、S2的同時關斷，有效地提高了電源的穩(wěn)定性。

關于主電路的效率分析：

忽略MOSFET的開關損耗，并設定D=100％，則開關電源的輸入功率PI為

PI=UIII （2）

式中：UI、II分別為開關電源的輸入電壓和電流。

輸出功率PO為

PO=UOIO （3）

式中：UO、IO分別為開關電源的輸出電壓和電流。

又變壓器的變比n為

n≈ (4)

式中：UCES為MOSFT的飽和壓降。

則推挽電路的效率η為

η===≈ （5）

如果忽略開關的通態(tài)損耗，則總開關損耗Δp為

Δp=pr＋pf==(UC＋2UCES)IC (6)

式中：UC為MOSFET的漏極電壓；

tr、tf為脈沖的上升和下降時間。

本文選擇tr、tf較小、開關性能較好的MOSFET管，并根據(jù)USM的具體要求取D=40％，主電路的效率為75％。

2．3 過電流保護電路

過電流保護電路主要任務是檢測輸出電流的變化，并將其反饋到SG3525的控制端，在電流較大時可靠關斷系統(tǒng)，以避免器件和電動機的損壞。電路原理如圖5所示。

圖5 過 流 保 護 電 路 原 理

電路中電阻R1、R2對輸出進行采樣，當電路中電流增大時，采樣電壓U1隨之增大，該信號反饋到3525的輸入端，及時調整輸出電壓UF。輸入電壓U1為正時，輸出電壓UF為

（6）

輸入電壓U1為負時，輸出電壓UF為

(7)

適當選擇各電阻值，過電流時可以可靠地關斷控制電路。

3 實驗及結語

利用本驅動電源對一臺行波USM樣機進行了實驗。電源頻率可由信號控制,其輸出電壓為240V，峰值電壓為248.5V，紋波抑制比為16.51dB。SG3525控制端和電源輸出的電壓波形，如圖6所示。實驗結果表明，電源工作可靠，跟蹤頻率正確，具有較強的抗干擾能力。

(a) SG3525控 制 端 輸 出 波 形