移相全橋式IGBT超聲波電源的研制
摘要：介紹了某型超聲波電源的工作原理，采用移相式全橋串聯(lián)諧振電路，以IGBT為功率開(kāi)關(guān)器件，熱耗小，轉(zhuǎn)換效率高，噪音低，配合適當(dāng)型號(hào)的清洗槽和清洗液，清洗效果好。關(guān)鍵詞：超聲波電源；全橋；移相；絕緣柵晶體管
圖1超聲波清洗機(jī)電源主電路
圖2等效電路拓?fù)?/p>
1引言
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，超聲波清洗機(jī)在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在軍事裝備和各種電子、機(jī)械、光學(xué)等零部件的加工和處理過(guò)程中。但以前的超聲波清洗機(jī)大多存在噪聲大、效率低等缺點(diǎn)。為此，采用全橋移相式串聯(lián)諧振電路拓?fù)洌訧GBT為功率開(kāi)關(guān)器件，研制成功某型便攜式超聲波清洗機(jī)。它具有熱耗小，轉(zhuǎn)換效率高，噪音低，清洗效果好等特點(diǎn)。
2超聲波清洗機(jī)電源主電路和工作原理
2.1主電路拓?fù)?/p>
超聲波清洗機(jī)電源主電路采用全橋移相式串聯(lián)諧振電路拓?fù)?，以IGBT為功率開(kāi)關(guān)器件，如圖1所示。
其等效電路拓?fù)淙鐖D2所示。
圖2中R0和C并聯(lián)電路是將負(fù)載超聲波換能器組的阻抗歸算到變壓器初級(jí)的等效阻抗。等效關(guān)系式如式（1）及式（2）所示：
R0=n2RL（1）
C=CL/n2（2）
式中：RL——超聲波換能器組等效電阻；
CL——超聲波換能器組等效電容；
n——輸出變壓器初次級(jí)匝比。
()
開(kāi)關(guān)電源
圖3主電路控制時(shí)序波形圖
移相全橋式IGBT超聲波電源的研制
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2.2工作原理
工作時(shí)序波形圖如圖3所示。
圖中ugs1、ugs2、ugs3、ugs4和iL分別是S1、S2、S3、S4的控制柵極波形和電感L的電流波形。
LC諧振頻率調(diào)諧在開(kāi)關(guān)工作頻率fs，
fs=（3）
一般略低于超聲波換能器的諧振頻率fc。
從工作時(shí)序波形圖可以看出，采用了全橋移相式串聯(lián)諧振電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管輪流導(dǎo)通和關(guān)斷，由于是串聯(lián)諧振電路和有電感L的續(xù)流作用，實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān)，減小了功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷損耗，提高了整機(jī)效率。
3電路設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果
3.1電路參數(shù)
1）變壓器
磁芯：EE28A；
初級(jí)：65匝，多股并繞（10A）；
次級(jí)：100匝，多股并繞（10A）。
2）超聲換能器組7個(gè)，梅花型并放
諧振頻率：28kHz；
輸出功率：1kW。
3）電感L
磁芯：EE28A；
電感量：350μH。
4）功率開(kāi)關(guān)管1MB60D?100，4只。
5）全橋整流管20A/600V。
6）開(kāi)關(guān)工作頻率28kHz，可調(diào)諧。
7）吸收電路截止放電型
R：270Ω/6W；C：47000pF/1000V。
3.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
采用圖1所示的拓?fù)潆娐泛蛨D3所示的控制波形，調(diào)整電感使調(diào)諧電路工作頻率為26.8kHz（略低于28kHz），實(shí)測(cè)電路中的電流iL波形如圖3所示，基本上是正弦波，開(kāi)關(guān)管和吸收電路、散熱器均不發(fā)熱。
在電路調(diào)試過(guò)程中，如果調(diào)諧不當(dāng)，則會(huì)使控制驅(qū)動(dòng)波形和諧振不同步，電路輸出功率減小，且開(kāi)關(guān)管等發(fā)熱嚴(yán)重。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，采用全橋移相式串聯(lián)諧振電路、以IGBT為功率開(kāi)關(guān)器件設(shè)計(jì)的超聲波電源具有許多優(yōu)點(diǎn)。實(shí)踐證明，配合適當(dāng)型號(hào)的清洗槽和清洗液，其清洗效果好、可靠性高。該電源的推廣應(yīng)用將會(huì)在采用超聲波清洗的各行各業(yè)中發(fā)揮更大的作用。 參考文獻(xiàn)
下載文檔北京2022年10月18日 /美通社/ -- 10月14日，國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）發(fā)布《2022Q2中國(guó)軟件定義存儲(chǔ)及超融合市場(chǎng)研究報(bào)告》，報(bào)告顯示：2022年上半年浪潮超融合銷售額同比增長(zhǎng)59.4%，近5倍于...
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