超声波电发生器的最大输出功率和效率

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1、万方数据超声波电发生器的最大输出功率和效率鲍善惠陕西帅范^学物珥

2、学与信白艘术学院西安7100622002年7月17口收到摘要本文从电路理论中的最大功率忙输定理Ill发，分析厂超声波电发生器与普通电源的异同，提}{{了最大功率传输定理的扩展条件，从ff

3、i将一般电源的匹配和超声波发生器的匹配这两种概念统一起来，史章应用扩展后的最大功率传输定理，从一个新的角度对超声波电筮宅器的最大输出功率和效率进行了分析，得到与图解法等其他方法相同的结果。，关键词最大功率传输定珲，超声波电发，士器，效牢，阻抗匹配刃斗2

4、6侈OnthemaximumoutputpowerandefficiencyofultrasoundelectricgeneratorBAOShanhuifColleget)fPlwsit’sandInformationTechnology,ShaanxiNonnalUniversity；Xi'an710062AbstractBasedOiltileillaxilllUalpower—traasmittingtheorem，tiledifferenceaadtilelikenessbetweenthe

5、ultrasoundelectricgeneratorandthegeneralelectricsourceareanalyzedTotufffythetwoconceptsofmatching，oneforthegeneralelectricsourceandtheotherfortheultrasoundgenerator，acomp

6、cmentaryconditionisputforward．Tileextendedmaxinmmpower—transmittingtheoremisusedto

7、discusstwospecificcircuitsthatareincommonuseinultrasoundgenerators．KeywordsMaximumpower—transmittingtheorem，Ultrasoundgenerator}Efficiency，hnpedancenlacchingl引言最大输出电功率和效率是超声波电发生器的两项苣要技术指标。为使发生器向其负载超声换能器提供最大功率，两者的电阻抗应当匹酣【“。l酊电路理论中的最大功率传输定理(又称最大功率传输条件)也指出

8、，负载得到最大功牢的条件是负载电阻等于电源内阻，即两者匹配口J。这里谈及的两种匹配有何区别，有何联12系?一个具体的发生器如何等效为一个电源，它的内阻又是什么?电源的最大功率传输条件对超声波发生器是否也适用?这些问题，对超声波电发q：器的研制都是有意义的。2最大功率传输定理为方便后面的论述，庄此对最大功率传输定理的推导作一简单回顾。图l(a)中的％代22卷5期(2003)万方数据表一个电压源，R。为其内阱，阻。回路小的电流I=垤／(RL+Ri)(b)陶1电压源的等效电路和输出特性RL足负载电负载的功率

9、n=RL，2=喈RL／(RLm}R。)2(2)对RL求导井令dPL，／dRL=0．即得负载获得最大功率的条件RL=R。(3)图2电流源的等效电路满足耽=Ri的工作状态称为匹配，于是最火功率传输定理可表述为：匹配时，负载可以从电源获得最大功率。此时电源的效率为”=REl2／(RE+R。)产=50％。也可将电流，表示为内阻上电压降K的函数，由式(1)可得，=(Vs—K)／RL=峙／RL—Vi／RL(4)』和Ⅵ的关系可用。条斜率为一l／只I。的直线(称为负载线)表示，如图l(b)中的直线l。不同的RL对应斜

10、率不同的负载线。内阻Rj则用通过原点，斜率为l／A．的直线2表示。由直线1和直线2的交点Q可解出回路的电流』Q和内阻上的压降KQ，负载阿端的电压则为玎=冶一坛)。对于网2所示的电流源，可以得到相同的结论，即当RL=R．时，负载功率最大。应用声学在上面的推导中，仪仅要求电源内阻R，不随负载吼而变，至于电源的具体性质如是直流或交流、线性或非线性、低频或高频等并未涉及。因此，从理论上讲，最大功率传输定理应该适用于包括放大器或超声波电发生器在内的各种电源。然而，不少谈到这个问题的教科书却认为，最大功率传输定理

11、对放大器是不适用的。有的认为，功率放大器的匹配与一般线性电路的匹Bd是完争不同的13J、不应当把放大器的负载匹配与电T原理·{-的匹配等同起来。⋯。也有的认为，功率放大器或乙类和丙类放大器'1=作丁非线性状态，线性电路的阻抗匹配不适用丁它们m】。3最大功率传输定理的扩展趟声波发生器或一般的放大器应当在输出最大功牢的同时，拥有尽可能高的效率。而按13丁lⅥ上丁I。。I上万方数据照最大功率传输定理，输出功率为最大时的效率11有50％，这与实际超声波发生器的效