基于CPLD的双通道高压脉冲信号源.pdf

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1、2014年第5期工业仪表与自动化装置·37·基于CPLD的双通道高压脉冲信号源郝宪锋，成向阳(中国石油大学a．信息与控制工程学院；b．石油工程学院，山东东营257061)摘要：针对声波测井压电陶瓷换能器容性大的负载特性，采用单片机和CPLD相结合的方式设计了一种输出幅度高、驱动电流大、脉冲宽度可调的双通道高压脉冲信号源。系统利用C8051F350单片机及PWM控制芯片MM33060A，：’平结合自耦变压器反激式升压电路将12V直流供电电压抬升至300V。采用CPLD产生精确的频率可控的300V脉冲电压，利用脉冲变压器进一步提升

2、电压，得到了上千伏的高压激励脉冲。实验结果标明，设计的信号源在激励压电陶瓷换能器时，负载上得到了比较理想的波形，波形上升沿陡峭，无拖尾及振荡现象，满足实际应用需求。关键词：压电陶瓷换能器；反激式升压；脉冲变压器；MM3360A；CPLD中图分类号：TN782文献标志码：A文章编号：1000—0682(2014)05—0037—03Designofadualchannelhigh——voltagepulsegeneratorbasedonCPLDHAOXianfeng，CHENGXiangyang(U．SchoolofInfor

3、mationandControlEngineering；b．SchoolofPetroleumEngineering，ChinaUnivemityofPetroleum，ShandongDongying257061，China)Abstract：Akindofdualchannelhigh—voltagepulsegeneratorbasedonCPLDwasdesignedinor—dertosolvetheproblemoflargecapacitJveloadscharacteristicwithtransducerus

4、edinacousticwell—logging．MCUandCPLDwereusedinthisdesign．Thiskindofgeneratorcanprovidehighamplitude，strongabilityofcurrentdrivingandthepulsewidthcanbeadjusted．C8051F350MCU，PWMcontrolchipMM33060Aandfly—backtypecircuitwereusedtogetvoltageupliftfrom12Vto300V．UsingCPLDto

5、produceprecisefrequencyandpulsewidthcontrolsignal，high—voltagepulsegeneratingcircuitoutputted300Vpulsevoltage．1kVpulsesignalswereachievedonthesecondarysideofthetransformer．Theexperimentalresultsindicatedthatwecangetidealwaveformthepiezoelectricceramictransducer．Itha

6、sasteeprisingandnotailingoroscillation．Therefore，thiskindofgeneratormeetstheneedsofpracti—calapplication．Keywords：piezoelectricceramictransducer；fly—backtypestep—up；pulsetransformer；MM3360A：CPLD50kHz，静电容容量范围在1～40nF。电压升高、频0引言率升高会造成驱动电流急剧增大，常规的信号源无目前，超声技术在声波测井、医疗卫生、无损

7、探法满足功率驱动要求。该文设计了一种基于CPLD伤、超声加工等领域得到了广泛应用。在实际应用的双通道高压脉冲信号源，该电源具有高电压、大电中，激励信号源发射信号的强弱直接决定接收换能流的驱动能力，满足实际需求。器能否接收到足够强度的有效信号，若发射强度不1系统组成够，声波信号经传播衰减后，接收换能器无法分辨出有用信号。为了获取足够的发射功率，往往需要能系统组成框图如图1所示。测井仪器中常采用提供高电压、大电流的脉冲激励信号源。常用的压电池供电，因受到空间限制，不适合采用大体积电电陶瓷声波换能器是一种容性负载，例如，声波测井路。

8、设计中升压环节采用反激式升压电路，将12V中常用的压电型陶瓷晶体换能器的谐振频率在1～的直流供电电压抬升至300V，为高压储能电路提供供电电压。低压控制部分通过串行数据总线接收收稿日期：2014—01一O5作者简介：郝宪锋(1980)，男，山东东营人，工程师，主要从事智来自控