基于FPGA的宽频超声波电源频率跟踪系统设计

针对传统超声波电源无法驱动及锁频不同谐振频率段的换能器,实现不了宽频域内的锁相和频率跟踪的问题,设计了一种基于FPGA的具有自动频率搜索与跟踪、动态匹配不同谐振频率换能器的宽频域超声波电源。根据换能器的阻抗特性曲线,设计出动态步长的宽频域频率搜索方法,快速跟踪到换能器的谐振频率,并根据反馈电路的电压电流相位差,实时调整输出频率,锁定整个系统工作在谐振状态。实验结果表明,设计的宽频域超声波电源频率搜索快、跟踪准,动态匹配换能器适应性好。     

面向金丝球焊线机的功率超声电源的设计

本文基于ICL8038压控振荡器与CD4046锁相芯片技术,以AT89S52单片机作为控制核心,设计了一种面向金丝球焊线机的功率超声电源。此电源系统主电路输出功率、时间可调的超声频交流电;能实现自动频率跟踪;具有简单轻便、成本低廉的特点。文中较为详细地分析了功率超声电源的设计,压电换能器匹配调谐的原理以及控制方法。     

基于数字PWM的新型超声波清洗电源的研制

介绍了一种基于CPLD芯片的数字PWM超声波清洗电源的设计,其中包括数字PWM信号产生电路、单片机控制电路、功率放大电路、保护电路以及超声波电源与换能器的匹配和频率跟踪设计,并给出了系统软件设计流程。     

用于压电换能器的频率跟踪驱动电路设计

针对新的压电换能器损耗模型理论,设计并实现了跟踪最佳驱动频率的驱动电路。通过测量验证了最佳频率工作点的存在;利用LC滤波电路克服了电流振荡波形引起的干扰;对换能器进行阻抗匹配设计;通过数字锁相电路,结合FPGA多线程工作模式,实现了最佳频率跟踪。实验结果,在新的频率跟踪系统下,换能器的发热量降低为原来的一半,相较于定频系统运行更加稳定。     

不同负载下液化换能器动态电阻特性研究

针对液化超声中超声振子在不同负载下工作导致的换能器发热不同,进而影响换能器工作效率和使用寿命问题,从理论和实验方面研究了工作在串联谐振点的换能器在不同负载环境下的动态电阻变化和发热特性。研究获得了不同液体负载条件如不同液体温度、液体黏稠度、浸入深度、液体密度等下,换能器的动态电阻变化与换能器发热量的映射关系。针对串联谐振频率下的换能器,通过理论计算得到了动态电阻与电压电流关系。针对阻抗分析仪驱动功率较低,不能准确测试换能器有载时的动态电阻变化趋势的缺点,设计了一种测试换能器有载时的动态电阻变化趋势的方案。基于频率追踪芯片实现了频率追踪电路,保证了超声换能器工作频率始终处于换能器串联谐振点。本研究可为提升工作在复杂负载环境下的超声电源可靠性提供参考。     

基于数字PWM的新型超声波电源的研究

介绍了一种基于数字PWM信号的超声波功率电源的设计.文中详细介绍了数字化超声波电源设计原理、数字PWM信号产生电路、功率放大电路、保护电路以及超声波电源与换能器的匹配和频率跟踪设计,并给出了系统软件设计流程.     

基于DSP的大功率超声电源的研制

介绍了一种基于DSP的大功率超声电源的原理、总体结构和软硬件设计及其特点.该电源由高频逆变电路和以高性能DSP芯片TMS320F2812为核心的控制系统组成.高频逆变电路实现了频率和功率均可调的超声频交流电的输出.控制系统完成了电参数的实时采集,并执行频率自动跟踪和振幅恒定的控制任务.软件上,分别使用了可变步长策略和PID算法,以满足上述两个闭环控制的需要.实验表明,该电源能够很好地驱动超声振动负载,并具有频率跟踪范围宽和负载适应能力强的特点.     

一种新型超声波塑焊电源的研制

介绍了超声换能器的基本性质、主电路的原理，采用新型的基于DDS-PLL技术的复合频率跟踪策略，实现逆变输出功率因数接近为1，以IGBT功率器件构成的全桥移相功率控制方式，实现输出功率可进行调节，同时系统具有各种保护功能。试验证明，所研制的用于功率超声塑焊的智能化电源，能实现频率快速、准确地自动跟踪，而且工作性能稳定可靠，输出功率调节方便，具有效率高、实用性强等特点。     

一种超声波电源的频率搜索与跟踪系统的设计

对于多峰超声振动系统工作过程中存在的频率漂移问题.采用传统单一的相位法或电流反馈法进行频率跟踪.存在频率跟踪范围较窄,可靠性较差等不足;为了解决多峰超声振动系统的频率搜索和频率跟踪的困难性,研究了多峰超声振子的电流与电压的相位关系、电流变化趋势和电流大小,以及三者的关系,确立了相位和电流双参数联合控制的方法,设计出相应的控制算法和电路系统,并在自制的超声塑料焊接电源上进行频率搜索和频率跟踪实验;实验结果表明双参数频率搜索与跟踪的方法是可行的.     

基于阻抗匹配的超声手术刀频率跟踪方法研究

随着科技的发展,超声手术刀在医疗上的运用越来越广泛。在实际应用中,为了让超声手术刀的换能器能尽可能高效率地将电能转换成机械能,利用并联阻抗匹配实现了超声手术刀的阻抗匹配,让超声手术刀的换能器呈现纯阻抗,从而使换能器的输出功率最大,并且减少了换能器的发热,延长了使用寿命。另外超声手术刀的换能器在使用过程中,换能器的各项参数会随着温度以及环境等发生改变,因此设计了一种针对换能器的谐振频率进行变频的频率跟踪方法,通过对电流和电压的相位差进行跟踪,然后送入到FPGA进行运算,得到一个相位差,当相位发生偏差的时候,则采用一个变频公式调整输出频率,从而达到频率跟踪的效果。通过实际验证,所设计的超声手术刀阻抗匹配和频率跟踪方法可以很好地实现在不同负载下的频率自动跟踪,并且运行可靠。     

压电换能器谐振频率动态检测的研究

超声波换能器串联谐振频率的检测和研究都是基于静态分析,因而存在无法对实际应用电路进行动态参数的识别和实时跟踪的缺点.基于压电换能器的等效电路,结合导纳圆分析,提出了一种检测换能器谐振频率和相关参数的方法.该方法对超声波电源实现自动识别、跟踪以及动态匹配压电换能器谐振频率等具有非常重要的参考作用.动态检测结果表明,该方法可以较好地检测出压电换能器的谐振频率.     

基于扩张状态观测器的卫星通信跟踪控制系统设计

当前卫星通信跟踪控制系统对精准度的控制仅能维持在微弧度量级,跟踪控制精度难以达到用户要求,为了解决上述问题,基于扩张状态观测器设计一种新的卫星通信跟踪控制系统。系统硬件主要设计了控制模块、传感器模块、电源模块与电机驱动模块,控制模块的核心芯片选用SXD320F2784型号,提高处理频率,电源芯片为TDG3320芯片,能够保证固定电压转换为可调电压,传感器模块通过AHRS轴向传感器、GPS、信标机组成,确保传感能力,利用L845N芯片设计电机驱动模块,增强额定电压。引入扩张状态观测器,通过系统初始化、天线经纬度计算、误差比较、卫星通信信号跟踪控制、驱动直流电机实现软件流程。实验结果表明,所设计卫星通信跟踪控制系统能够将跟踪精度从原来的微弧度量级提高到纳弧度量级,有效提升跟踪准确率,增强系统的干扰抑制能力,确保控制输入峰值达到与其要求。     

基于反激式变换器AC-DC芯片的设计

采用0.5μm CMOS工艺,并结合当今电源管理芯片的发展趋势,设计了一款基于反激式变换器的低功率AC-DC电源管理芯片。该芯片在工作方式上采取以频率调制实现的恒流工作模式和以关断电压实现的恒压工作模式,并且集成了各种保护功能。利用Cadence仿真软件对各个模块电路进行仿真验证,使模块电路的性能达到系统的设计要求。     

对超声波发生器频率自动跟踪电路的研究

频率跟踪电路是超声系统中的重要组成电路,文章介绍了频率自动跟踪原理,分析了实现频率自动跟踪所选取的方案,对于几种典型的频率跟踪电路进行了分析说明,并提出电路应用中需注意之处。     

基于超声波回波衰减理论的超声波浓度计设计

基于超声波回波衰减理论,以微控制器C8051F021为核心控制超声波发射和接收电路,实现超声波浓度计的设计。采用直接数字频率合成芯片AD9833产生脉冲串,经过功率放大电路驱动超声波换能器,超声波经过悬浊液到达接收换能器,利用92dB动态范围的对数放大器AD8307对回波衰减信号进行检波放大,最后由微控制器对数据进行处理得出浓度值。超声波浓度计在工业控制中有较高的应用价值。     

基于DSP的超声波电源硬件电路设计

针对传统模拟超声波电源存在功率损耗大、通用性差、控制不灵活等问题,提出基于DSP的数字化超声波电源设计,介绍超声波电源硬件电路的总体方案、主电路及控制电路设计。通过试验验证了所设计的超声波电源频率自动跟踪效果良好。     

一种基于低压CMOS技术的高压容限电源模块设计

设计了一种电源输入模块，可承受高达两倍单管工艺极限电压的供电电压。该模块使用共源共栅结构和偏置跟踪技术，基于0．35μm、5V的低压CMOS工艺，可耐受高达12V的供电电压输入。该模块可用于高度集成的电源管理芯片，使之能适用于多种电源，并能消除瞬态过电压给芯片内部电路带来的影响。     

4级灰度STN LCD驱动控制芯片的设计

提出了一种4级灰度的STNLCD驱动控制芯片的总体设计方案,重点讨论了关键模块——接口电路、SRAM模块、显示控制电路以及电源电路的设计。在实现多种显示功能的前提下,采用省电模式、门控时钟和重定时方法进行了低功耗优化设计。基于SMIC0．35umCMOS高压模型对驱动控制芯片的功能进行了仿真验证。     

频率自动跟踪超声清洗装置的设计

为保障超声波换能器始终处于谐振状态,设计出一款建立在ATMEGA328单片机上,融合模拟电路,兼顾频率自动跟踪功能实现的超声清洗装置。其中包括主电路以及控制电路,主电路是将市电向超声频电能进行转换的装置,控制电路是通过获取键入的频率值作为IGBT器件提供开关信号,然后将结果反馈到单片机上,进而调整输出频率,以确保超声清洗装置始终处于良好的谐振状态。除此之外,超声清洗装置的工作参数以及运行状况会实时显示在液晶屏幕上,通过实验证明,该装置具有精度高、易调节、响应快、操作简单的优势,可以在医疗、机械以及化学器件的清洁工作中使用。     

一种产生变频多模信号的新方法

直接数字频率合成（DDS)技术是一种新型的频率合成技术,它具有较高的频率分辨率,能快速实现频率切换,又能在频率改变时保证相位的连续性。但是,专用的DDS集成芯片输出波形及频率范围通常是固定的。在研究专用DDS电路构成的基础上,对专用DDS的电路结构进行了扩展,增加了数据分配器和存储不同波形数据的ROM及外围控制电路模块,在大规模可编程FPGA芯片上实现了波形可编程、频率可编程的多模信号变频系统。该变频系统能够实现正弦波、三角波、锯齿波、方波等波形的选择及每种波形频率的变换。系统将PLL倍频、分频电路、数据选择器、数据分配器、频率字输入模块、DDS信号发生器、键控等模块集成在一块可编程FPGA芯片上,这在很大程度上提高了多模变频信号电路的集成度和可靠性。由于FPGA的系统可编程特性,系统实现的参数可通过现场编程调整,增加了电路适配的灵活性。