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1、2008年第3期工业仪表与自动化装置31CHSD-1型超声波换能器电源的设计与实现12陈瑞,杨忱(1.兰州工业高等专科学校电气工程系,甘肃兰州730050;2.北京邮电大学电子工程学院,北京100876))摘要:介绍了一种应用单片机产生SPWM信号、由IPM智能功率模块组成大功率超声波换能器电源系统的构成、工作原理和软件设计思想。关键词:单片机;超声波换能器;大功率超声波电源;IPM智能模块中图分类号:TP3681文献标识码:A文章编号:1000-0682(2008)03-0031-03Thedesignandrealizati
2、onofapowersourcesystemforusewiththeCHSD-1typeultrasonicenergychanger12CHENRui,YANGChen(1.ElectricalEngineeringDeptofLanzhouPolytechnicalCollege,GansuLanzhou730050,China;2.CollegeofElectricEngineeringunderBeijingUniversityofPost&Telecommunications,Beijing100876,China)Abstract:Thispaperpresen
3、tsthedesignofahigh-powerultrasonicpowersourcesystemincludingitsstructure,workingprincipleandsoftwaredesign.ThesystemusesasinglechipcomputertogeneratetheSPWMsignalandconsistsofanintelligentpowermodule.Keywords:single-chipcomputer;ultrasonicenergychanger;high-powerultrasonicpowersource;IPMintel
4、ligencemodule0引言C196MC是一种专门为控制逆变器设计的单片机。其内部有一个称为WG的PWM驱动信号发生器,近年来随着科学技术的不断发展,超声技术广占用CPU时间非常短,可由P6口直接输出4路SP-泛地应用在军事、航海、工业生产、家用电器等行业。WM信号用于IPM的驱动。系统包含交-直-交主我国目前所用的超声波装置主要采用压电陶瓷做超电路、基极驱动电路、单片机控制系统、电压、电流显声波换能头,其输出功率受到限制(仅几百瓦左示以及保护等主要环节。系统硬件电路构成如图1右),自甘肃某稀土功能材料有限公司研发成功具所示。有磁致伸缩效应的稀土功能材料后,为生产大功率
5、超声波装置提供了性能良好的换能器材料,而研发高效率、性能优良的超声波换能器电源成为当务之急。该文基于PWM技术,应用单片机组成智能控制系统,对高性能、大功率超声波换能器电源进行了设计与实现。1系统硬件电路构成系统采用Intel80C196MC单片机作为控制核心,主要考虑其输出信号将控制逆变器,而Intel80-图1系统硬件原理图收稿日期:2007-10-2611交-直-交主电路基金项目:甘肃省教育厅立项4.5kW大功率超声波(正弦)换主电路整流器采用单相半控桥式整流模块,由市能器电源资助(0110-02);2007年6月通过省科技厅科技成果鉴电220V直接
6、供电,以实现大功率超声波换能器电源的定(甘科鉴字[2007]第113号)。电压调节。逆变器则使用三菱公司专门设计的作者简介:陈瑞(1961-),女,山西稷山县人,工学学士,副教授,主要从事电子技术、工业自动控制等方面的教学与科研开发工作。PM59RSA120智能功率模块,其内部的4只IGBT可用32工业仪表与自动化装置2008年第3期作4个逆变桥臂。IPM内部集成有各路IGBT的驱动14光电隔离及驱动电路电路及异常情况检测电路,如过压、过流、过温等。当门极驱动隔离电路如图3。该电路可实现对检测信号之一不正常时,其F0输出端变为低电平,
7、送80C196MC的四路SPWM信号与IPM的光电隔离,至80C196MC的EXTINT端,发出相应故障信号。并实现驱动和电平转换功能。光耦采用6N137(高12单片机控制系统速光隔),三极管选用高频开关管,供电电压15V,系统由Intel80C196MC、EPROM2764构成最小微机该三极管可将来自光耦的TTL电平转换为IPM的系统,完成超声波频率给定,载频频率设定,模拟输出门极驱动信号。单极性正弦波恒幅脉宽调制信号SPWM,可实现电压、频率、电流显示以及过压、过流、
