fna41560智能功率模块在超声波发生器中的应用

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1、FNA41560智能功率模块在超声波发生器中的应用计时鸣陈凯谭大鹏张利浙江工业大学机械工程学院丽水学院浙江省特色文创产品数字化设计与智能制造重点实验室摘要：针对磨粒流抛光中对超声发生器的功能有特殊要求的问题，专门设计制作了一种超声波发生系统，探讨了超声波发牛.器的3个主要组成部分即换能器、变幅杆和超声电源，研宄了各部分的设计理论和具体参数的选择，指出了利用智能功率模块设计制作的超声发生器，有线路简单、体积小、功能全、成本低、性能好的优势，介绍了以FNA41560为主要功率元器件的超声发生器的设计，包括了主电路拓扑结构、保护、控制策略、阻抗匹配、频率跟踪、换能器、

2、变幅杆等方面的内容，该样机在实际加工中获得了很好的效果。研究结果表明:在低频超声波发生器的领域，功率模块结合微处理器控制技术，有其他电子器件无法比拟的优势。关键词：智能功率模块;超声发半.器;D类放大器;IGBT;作者简介：计时鸣(1957-),男，浙江温州人，傅士，教授，傅士生导师，主要从事精密制造和机器人技术方而的研究。E-mail:jishiming@zjut.edu.cn收稿曰期:2017-07-03基金：W家自然科学基金资助项目(51575494,51375446)ApplicationofIPMFNA41560inultrasonicgenerato

3、rJIShi-mingCHENKaiTANDa-pengZHANGLiCollegeofMechanicalEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology;Abstract：Aimingatthespecialrequirementstotheultrasonicfunctionforsoftabrasiveflowmachining,thespecializedultrasonicgenerationsystemwasresearchedanddesigned.Theultrasonicgeneratorwasmainly

4、composedoftransducer,hornandultrasonicgeneratorpowersupply.Theadvantagessuchassimplecircuit，smallsize，multi-function,lowcostandgoodperformancewereintroducedbydesignofanultrasonicgeneratorpowerwithintelligentpowermodule.AnultrasonicgeneratorwithFNA41560asthekeycomponentwasintroduced.T

5、hemaincircuittopology,protection,controlstrategy,impedancematchingandfrequencytrackingwereintroduced.Theresultsindicatethatthepowermodulecombinedwithmicroprocessorcontroltechnologyhastheadvantagethatotherelectronicdevicescannotmatchinthefieldoflowfrequencyultrasonicgenerator.Keyword：

6、jntelligentpowermodule;ultrasonicgenerator;classdamplifier;TGBT;Received：2017—07-030引言在磨粒流抛光过程中，合理利用超声空化效应可以起到非常显著的辅助作用［卜3］。所谓超声空化就是超声波以纵波的形式在流体里传播时，流体质点间距会发生疏密变化，其内部某些尺寸的气泡会在一个超声周期内被拉大、压小发生溃灭而产生高温、高压和冲击波［4-5］。空化的发生有一定条件，它对超声波的频率、强度有耍求，加上磨粒流抛光的工艺需耍，还耍求有快速停波、发波，间断时间可变的特殊功能，因此需要专门设计制作超

7、声波发生装置。一般超声波发生装置由换能器、变幅杆和超声波电源3部分组成。换能器的作用是把某种频率的交流电变成同样频率的机械振动，实现电能到机械能的转化。对于一个机械振动系统，只有发生共振时其振幅值冰能达到最大，因此换能器的谐振频率是有固定范围的。发生谐振的换能器，其振动幅值只有几微米，超声波辅助抛光时还需要用变幅杆把振幅放人，另外，变幅杆可以作为机械阻抗变换器，在换能器和声负载之间进行阻抗匹配，使超声能量更有效地从换能器向负载传输，变幅杆和换能器的谐振频率要一致，设计成阶梯轴的变幅杆最为简单。超声波电源的核心功能是实现两个方面的控制：(1)输出功率信号的控制。需

8、要稳定输出功率，通过功率