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超声波清洗用300瓦E类放大器的制作
来源:本站整理  作者:佚名  2011-01-20 09:56:49



  一般的超声波清洗机的振子频率只有几十kHz,而本机的振子频率为1MHz,可以清除更细小的灰尘。上图是系统框图,超声波振子(PZT)用两个,每个功率150W,共300W。本机的振荡电路和驱动电路如中图。振荡电路应用了频率合成器DDS-12BSH,可得到稳定程度与晶体振荡一样的1MHz振荡频率,频率调整的分辨率为1kHz,输出波形幅度为1VP-P正弦波。此正弦波经74HC04整形为占空比可调的方波,半可变电阻VR用于调整占空比。为了提高驱动后级的能力,用源极接地的P、N沟道MOSFET管构成缓冲驱动级。在驱动级与后级之间加入绝缘用脉冲变压器T1,匝数比为1:2;为了不传送直流信号,在脉冲变压器次级串入了0.1μF的隔直电容器。以上电路由稳压的+5V供电。

  末级电路见下图由功率MOSFET 管做E 类放大以驱动超声波振子;因为MOSFET管的输入电容较大,在其栅源极间接入放电三极管Tr3,以快速释放积累在输入电容上的电荷。当脉冲变压器次级下端的极性为正时,D1 导通,Tr3 也导通,将MOSFET 管输入电容快速放电。末级电源电压计算:设输出功率 Pout=300W、QL=3、频率fsw=1MHz、电源电压VDD=140VDC,则在阻抗变换之前的负荷电阻RL=0.568VDD2/Pout=37.1Ω;按50Ω负荷匹配,则输出变压器T2 的匝数比N1/N2=根号37.1/50=0.86. 如果N1=取4 匝,则N2 计算为4.64 匝,实取5 匝。按此反算变压器的一次阻抗为 50×(4/5)2=32Ω,而前面计算值为37.1Ω,故输出300W 所需的电源电压为Vdd=根号PoutRl/0.568=130V。末级 LC 元件的计算如下: L1=43.57RL/ω=43.57×32/6.28×106=222μH,式中43.57为常数;选用的磁芯型号为FT140- 61,其μi =125 、AL = 140nH(0.14 μ H),故其匝数N=根号3222/0.14=39.8匝,用AWG19 号耐热电线绕制(实绕37 匝,实测226μH)。C1=0.1836/ωRL=0.1836/6.28×106×32=913pF,选用1000pF、1kV 云母电容器

  串联谐振电感 L2 计算如下:

  L2=QLRL/ω=3×32/6.28×106=15.28μH,用T130-2 磁芯两个重叠,用AWG19 号耐热电线绕26 匝(实测15.6μH)。

 

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