行波超聲電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)研究

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

關(guān)于主電路的效率分析：

忽略MOSFET的開(kāi)關(guān)損耗，并設(shè)定D=100％，則開(kāi)關(guān)電源的輸入功率PI為

PI=UIII （2）

式中：UI、II分別為開(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)的通態(tài)損耗，則總開(kāi)關(guān)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(shí)間。

本文選擇tr、tf較小、開(kāi)關(guān)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(guò)電流保護(hù)電路

過(guò)電流保護(hù)電路主要任務(wù)是檢測(cè)輸出電流的變化，并將其反饋到SG3525的控制端，在電流較大時(shí)可靠關(guān)斷系統(tǒng)，以避免器件和電動(dòng)機(jī)的損壞。電路原理如圖5所示。

圖5 過(guò) 流 保 護(hù) 電 路 原 理

電路中電阻R1、R2對(duì)輸出進(jìn)行采樣，當(dāng)電路中電流增大時(shí)，采樣電壓U1隨之增大，該信號(hào)反饋到3525的輸入端，及時(shí)調(diào)整輸出電壓UF。輸入電壓U1為正時(shí)，輸出電壓UF為

（6）

輸入電壓U1為負(fù)時(shí)，輸出電壓UF為

(7)

適當(dāng)選擇各電阻值，過(guò)電流時(shí)可以可靠地關(guān)斷控制電路。

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)語(yǔ)

利用本驅(qū)動(dòng)電源對(duì)一臺(tái)行波USM樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。電源頻率可由信號(hào)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電源工作可靠，跟蹤頻率正確，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。

(a) SG3525控 制 端 輸 出 波 形