超聲電源系統(tǒng)的發(fā)展概況和趨勢

1、摘要超聲技術(shù)在現(xiàn)代的科技和發(fā)展中有著舉足輕重的地位，超聲技術(shù)涉及的領(lǐng)域廣、技術(shù)高、方便快捷是一個科技大國必須要掌握的一項科學(xué)技術(shù)，經(jīng)過幾十年的發(fā)展和推廣，在超聲清洗、超聲焊接、超聲加工器件等多種領(lǐng)域都有著明顯的成就，解決了許多傳統(tǒng)設(shè)備解決不了的問題，充足的展現(xiàn)了科技的技術(shù)和發(fā)展?，F(xiàn)如今，很多高科技機械中普通的電源設(shè)備已經(jīng)無法滿足所輸出的功率，固而超聲電源會逐漸替代這一領(lǐng)域。本課題主要是設(shè)計一個正弦超聲電源，設(shè)計實現(xiàn)一個可調(diào)控的輸出功率和頻率平穩(wěn)、輸出波形是正弦波的功率超聲電源。電源輸出頻率為20KHz35KHz，輸出電壓的范圍為0300W，最大功率為300W，輸出頻率在一定的范圍內(nèi)具有自動跟蹤

2、和調(diào)整的功能。實驗表明，本課題中所提出和設(shè)計的超聲電源性能良好、未來前景廣泛。關(guān)鍵詞：超聲電源 超聲波發(fā)生器 逆變電源電路 BUCK變換電路目錄1緒論21.1 本設(shè)計完成的主要研究工作21.2 超聲電源的發(fā)展歷程21.3 超聲發(fā)生器的國內(nèi)外現(xiàn)狀：31.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀31.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀31.4 電力電子器件技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀41.5 我國單片機的發(fā)展51.6 現(xiàn)代逆變電源的發(fā)展現(xiàn)狀61.6.1智能化控制71.7 超聲電源的定義72 模擬與超聲電源的基本電路82.1 模擬電路超聲波發(fā)生器82.1.1超聲波振蕩器93 硬件電路結(jié)構(gòu)103.1 功率調(diào)整電路103.2 BUCK變換電路113.3

3、 逆變主電路設(shè)計123.4 驅(qū)動電路設(shè)計與分析133.5 濾波電路設(shè)計143.6 反饋電路設(shè)計144 控制軟件設(shè)計15 1 緒論1.1 本設(shè)計完成的主要研究工作本設(shè)計需要實現(xiàn)一個輸出功率和頻率平穩(wěn)線性范圍可調(diào)，輸出波形直接是正弦波的功率超聲電源。而且輸出頻率在一定范圍內(nèi)具有自動跟蹤和調(diào)整功能；功率輸出上采用比恒功率技術(shù)16。主要研究工作一是設(shè)計系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)及硬件電路結(jié)構(gòu),其中超聲電源系統(tǒng)主要由整流濾波電路、直流斬波電路、推挽逆變電路、匹配電路、換能器和反饋電路等部分組成。硬件電路由功率調(diào)整電路，BUCK變換電路17，逆變主電路18-21，驅(qū)動主電路，濾波電路21和反饋主電路組成22。二是控制軟

4、件的設(shè)計，整個控制軟件主要實現(xiàn)的功能有：SPWM波控制輸出、控制輸出電壓的PWM波23-24、顯示屏正常顯示功能；鍵盤值輸入確定、電流最大值的AD采樣控制、電壓值的AD采樣控制、相位差值A(chǔ)D采樣控制；開關(guān)量的輸入有過熱、過流及相位超前或滯后的判斷25。1.2 超聲電源的發(fā)展歷程隨著科技的日新月異，電力電子器件的發(fā)展非常迅速，迄今為止，已經(jīng)發(fā)展處很多不同原理、不同特性的電力電子器件。一代期間決定一代電力電子技術(shù)，超聲波發(fā)生器的發(fā)展離不開電力電子器件的發(fā)展，并在一定程度上是隨之發(fā)展的，依據(jù)超聲波發(fā)生器末級功放管所采用的器件類型，可看出其發(fā)展所經(jīng)歷的幾個階段：一、早期的產(chǎn)品是采用電子管，然后發(fā)展到可

5、控硅逆變式超聲發(fā)生器，它們?nèi)秉c很多，都已經(jīng)被淘汰；二、晶體管式超聲發(fā)生器，不易于采用先的數(shù)字方式來處理，僅在小功率（200W以下）應(yīng)用；三、功率模塊超聲發(fā)生器，通過調(diào)節(jié)開關(guān)管的占空比來控制輸出的功率，易于采用數(shù)字方式控制11-12。1.3 超聲發(fā)生器的國內(nèi)外現(xiàn)狀：1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀最早的超聲波器件是1883年FGalton發(fā)明的氣哨。第一次世界大戰(zhàn)期間，Langevin發(fā)明的鋼-石英-鋼結(jié)構(gòu)的夾心壓電換能器標(biāo)志著在低頻大功率超聲設(shè)備上取得重大進展。在20世紀(jì)20年代，WPMason發(fā)明變幅桿13，它與換能器連接可獲得高強度超聲波振動，開創(chuàng)功率超聲波在固體媒介中的應(yīng)用。這些功率超聲理論的應(yīng)

6、用有超聲清洗、焊接、加工、霧化、乳化等。70年代中期，美國在超聲加工、焊接等方面已處于生產(chǎn)應(yīng)用階段，后來形成標(biāo)準(zhǔn)。德國和英國對功率超聲工業(yè)應(yīng)用進行大量研究工作，并積極應(yīng)用于生產(chǎn)。90年代，新型智能化超聲波電源得到迅速發(fā)展，并應(yīng)用于各種領(lǐng)域14。1.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我國功率超聲的研究始于20世紀(jì)的50年代初，以研究超聲波加工、清洗、焊接等應(yīng)用為先導(dǎo)15。從20世紀(jì)80年代開始，超聲波電源使用大功率高頻開關(guān)管替代電子管或可控硅，電路中設(shè)頻率跟蹤、過壓、過流保護電路。1995年華南理工大學(xué)利用晶體管研制出50W-10kW1kHz一32kHz超聲波目前國內(nèi)超聲波電源已研制出從十幾kHz到幾MHz，

7、功率從幾十W到幾百kW。隨著換能器、電力電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論研究和應(yīng)用的不斷發(fā)展，超聲波電源已經(jīng)成功地應(yīng)用在各類超聲設(shè)備上，如超聲清洗、焊接、霧化、研磨、醫(yī)療等。 現(xiàn)如今，超聲系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、衛(wèi)生保健、超聲清洗和超聲電源等多個方面的領(lǐng)域，近十年來，我國對超聲技術(shù)及其應(yīng)用研究異?；钴S，超聲電源可以用來給換能器提供聲頻電信號。按照激勵方式，超聲電源有兩種，分別為他激式和自激式。他激式超聲波電源是有信號發(fā)生器和功率放大器組成，超聲能量經(jīng)過輸出變壓器耦合加載到換能器上從而實現(xiàn)；而自激式超聲波電源是把功率放大器、換能器、信號發(fā)生器和輸出變壓器連成為一體，從而組成了一個閉環(huán)回路，閉

8、環(huán)回路要求同時滿足相位反饋和幅度反饋的條件。超聲波電源的發(fā)展可以分成為電子管放大器、晶體管模擬放大器和晶體管數(shù)字開關(guān)放大器這幾個階段。1.4 電力電子器件技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 在19世紀(jì)美國通用電氣公司(GE)自主研究出來的電力電子器件晶閘管發(fā)布以來，有關(guān)于電子器件產(chǎn)品的經(jīng)歷分為了四個階段，以晶閘管為首的第一階段， 又被稱做可控硅整流器，以前被簡稱為可控硅，晶閘管是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，它有三個極：陽極，陰極和門極； 晶閘管具有硅整流器件的特性，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中。第二階段以GTO、GTR等全控器

9、件為主要發(fā)展代表，雖然主要還是靠控制電流模式來實現(xiàn)，但這項器件使高頻化得以實現(xiàn)。第三階段的機器器件發(fā)展為功率器件，MOSFER開關(guān)頻率高可用于100kHz以上的超聲波電源，但其電壓消耗過大使其功耗較大，制作費用較高，在超聲波電源中的運用不廣泛，但是對后來的科技發(fā)展打下了基礎(chǔ)。第四階段以高壓集成電路，智能功率集成電路為代表，在科技不斷的發(fā)展下使電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)緊湊的結(jié)合在了一起，實現(xiàn)了器件和電路的集成、強電與弱電的集成和功率流與信息流的集成，成為了全新的智能化世代。1.5 我國單片機的發(fā)展我國開始使用單片機是在1982 年，短短五年時間里發(fā)展極為迅速。1986 年在上海召開了全國首屆單片

10、機開發(fā)與應(yīng)用交流會，有的地區(qū)還成立了單片微型計算機應(yīng)用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮。截止今日，單片機應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，我們上因特網(wǎng)輸入一個“單片機”的搜索，將會看到上萬個介紹單片機的網(wǎng)站，這還不包括國外的。與它相應(yīng)的專業(yè)雜志現(xiàn)在也有很多，比如由單片機界的權(quán)威何立民主編的單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用雜志現(xiàn)以風(fēng)靡電子界，在2003年7月，（91 獵頭網(wǎng)）在上海、廣州、北京等大城市所做的一次專業(yè)人才需求報告中，單片機人才的需求量位居第一。一塊小小的片子，為何有這樣的魔力？我們首先從它的構(gòu)成說起：單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器（CPU）、隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（RO

11、M）、輸入/輸出端口（I/0）等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微計算機（單片機）在這種情況下誕生了，它為我們改變了什么？縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機上各種儀表的控制，從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC 卡、電子寵物等，這些都離不開單片機。以前沒有單片機時，這些東西也能做，但是只能使用復(fù)雜的模擬電路，然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大，而且成本高，并且由于長期使用，元器件不斷老化，控制的精度自然也會達不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機產(chǎn)生后

12、，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機外圍接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔(dān)心精度達不到了。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。據(jù)統(tǒng)計，我國的單片機年容量已達13 億片，且每年以大約16%的速度增長，但相對于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機，并不斷地輻射向內(nèi)地。所以，學(xué)習(xí)單片機在我國是有著廣闊前景的。1.6 現(xiàn)代逆變電源的發(fā)展現(xiàn)狀逆變電源是一種采用電力電子技術(shù)進行電能變換的裝置，它從交流或直流輸入獲得穩(wěn)壓恒頻的交流輸出。逆變電源

13、技術(shù)是一門綜合性的專業(yè)技術(shù)，它橫跨電力、電子、微處理器及自動控制等多學(xué)科領(lǐng)域，是目前電力電子產(chǎn)業(yè)和科研的熱點之一。逆變電源廣泛應(yīng)用于航空、航海、電力、鐵路交通、郵電通信等諸多領(lǐng)域，其主要發(fā)展趨勢分為以下幾個方面：1. 高頻化 PWM開關(guān)電源按硬開關(guān)模式工作時，在開關(guān)過程中，功率開關(guān)器件的電壓和電流波形有交疊，因而開關(guān)損耗大。高頻化可以縮小感性元件和容 性元件的體積重量，但開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗越大。為此，必須采取措施來提高高開關(guān)頻率DC/DC轉(zhuǎn)換器的效率。人們研究了在開關(guān)過程中開 關(guān)器件的電壓和電流波形不相交疊的技術(shù)，即所謂零電壓開關(guān)（ZVS）和零電流開關(guān)（ZCS）技術(shù)，總稱為軟開關(guān)技術(shù)（相對

14、于PWM硬開關(guān)技術(shù)而言）。 除了減小開關(guān)損耗以外，應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)還可以大大降低開關(guān)的噪聲，以及減小了開關(guān)電源對外界的電磁干擾。2. 大容量技術(shù) 先如今的科技主要追求體積小容量大的方面，電路方面也不例外，在器件中多種的串聯(lián)和并聯(lián)目的就是為了提升容量，另一方面也可以將多個電源進行串連并連，其目的也是為了更好的提升容量。超聲波技術(shù)的不斷發(fā)展變將逆變電源的大容量化轉(zhuǎn)化成了最為迫不及待解決的問題。 1.6.1智能化控制 在有可靠的要求的前提下提高電源的可靠性，逆變電源正在一步一步朝向現(xiàn)代化、智能化發(fā)展，下一代的發(fā)展目標(biāo)為具有遠(yuǎn)程控制、有只能接口的計算機、可以診斷故障的智能電源等等。1.7 超聲電源的定義

15、超聲電源也稱為超聲波功率源、超聲波發(fā)生器，超聲電源系統(tǒng)的主要部分由整流濾波電路、直流斬波電路、推挽逆變電路、匹配電路、換能器和反饋電路等部分組成，硬件電路包括功率調(diào)整電路、BUCK變換電路、逆變主電路、驅(qū)動主電路、濾波電路和反饋主電路等。其中功率調(diào)整電路是對輸入信號進行調(diào)整；BUCK變換電路即為降壓變換電路，是用于直流的降壓變換；逆變電路是指將低電壓變?yōu)楦唠妷?，把直流電變?yōu)榻涣麟姷碾娐?，它的基本作用是在控制電路的控制下將中間的直流電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源；驅(qū)動電路的基本任務(wù)是將信息電子電路傳來的信號按照其控制目標(biāo)的要求轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端間，可以使其開通或

16、關(guān)斷信號；濾波電路的作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變滑；反饋電路是將放大器輸出信號的一部分或全波回收到放大器輸入端與輸入信號進行比較并用所比較所得的有效輸入信號去控制輸出 本課題的選題背景意義隨著時代的發(fā)展和進步，超聲技術(shù)越來越融入現(xiàn)實中，代表了如今世界領(lǐng)先的技術(shù)，在生物治療，超聲洗衣，零件器件加工等多種領(lǐng)域中有強烈的表現(xiàn)和出色的效率，采用了超聲系統(tǒng)的加工技術(shù)不但在環(huán)境污染方面和傳統(tǒng)的模式有著巨大的改善，而且在加工過程中的速度和效率都有著巨大的提升，還可以完成一般的科學(xué)技術(shù)完成不了的任務(wù)，而超聲電源在各種領(lǐng)域內(nèi)都有涉及，它是每個機械都不

17、可缺少的部分，電源即為機械的根本，也是器件的頭一道工作過程，對研究超聲電源越廣泛越精湛可以使所有領(lǐng)域的器件有了一個定心丸，因此，本課題所設(shè)計的超聲電源在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電子信息、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境環(huán)保等多個領(lǐng)域具有重要的意義。由于我國研究起步較晚，超聲發(fā)生器的發(fā)展?jié)M足不了我國各大領(lǐng)域的頂級器件，所有對超聲系列未來的發(fā)展可以說是十分廣闊、前途無量，因此我國對研究超聲技術(shù)的人員需求量越來越大，從事這一行業(yè)的研究人員也越來越多，大大的推進了我國的超聲技術(shù)的發(fā)展，超聲波電源和超聲技術(shù)正在朝向全現(xiàn)代化、數(shù)字化、多面化發(fā)展、具有科技領(lǐng)先并有智能接口還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的超聲電源是未來幾年我國邁向科技發(fā)達大國的發(fā)展趨

18、勢也同樣是必經(jīng)之路。2 模擬與超聲電源的基本電路2.1 模擬電路超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器采用現(xiàn)如今科技領(lǐng)先的他激式的振蕩電路結(jié)構(gòu)，和自激式振蕩電路相比較在功率的輸出上可以增加百分之十以上，在用超聲波發(fā)生器下的電路采用的是開關(guān)電源電路和線性放大電路，兩種電路各有優(yōu)點。會有一個特定的頻率信號在超聲波發(fā)生器中產(chǎn)生，這個信號有很多種，可以是正弦信號也可以是脈沖信號，這個發(fā)出的指定信號是換能器在工作中所產(chǎn)生的頻率，一般的超聲波頻率為20KHz、25KHz、28KHz、33KHz、40KHz、60KHz、80KHz、100KHz或者以上未大量使用。超聲波發(fā)生器又分很多種，比如可調(diào)超聲波發(fā)生器、100W/3

19、00W超聲波發(fā)生器、小功率超聲波發(fā)生器、高頻超聲波發(fā)生器、大功率超聲波發(fā)生器、數(shù)字顯示超聲波發(fā)生器。2.1.1超聲波振蕩器 超聲波振蕩器是頻繁的利用高頻聲波不斷的產(chǎn)生震蕩，可對做到對溶液攪拌用來清洗器皿，還可以利用超聲波振蕩器用來融入到洗衣機機里洗衣服，采用全不銹鋼結(jié)構(gòu)，耐酸耐堿，且美觀實用。超聲波振蕩器采用分體式結(jié)構(gòu)，用高頻線把超聲發(fā)生器和震板連接起來，讓對其保養(yǎng)和使用起來更加方便，安裝起來更加靈活，布置簡單。超聲波震蕩器為一種用于在諸如新成型的線材股等壓延金屬工件的鄰域中產(chǎn)生紊動的超聲波振蕩器。一種用于使得工件受到紊動液流作用的超聲波振蕩器，包括：一個第一槽；配置在所述第一槽中的液體，其中

20、在振蕩器操作中，工件浸沒在所述液體中；連接到所述第一槽從而與所述液體有機械聯(lián)系的一個換能器，所述換能器的結(jié)構(gòu)是在所述液體中產(chǎn)生超聲波，從而在鄰接工件的液體中產(chǎn)生紊流；以及連接到所述換能器用于引起所述換能器以至少100KHZ的頻率振蕩的一個換能器驅(qū)動系統(tǒng)。超聲電源系統(tǒng)主要由整流濾波電路、直流斬波電路、推挽逆變電路、匹配電路、換能器和反饋電路等部分組成。超聲波電源的原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 超聲波電源系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)3 硬件電路結(jié)構(gòu)電源輸入為交流市電，在進行了整流濾波后，得到大約300V左右的直流電。超聲電源整體電路框架如圖2所示。使用降壓式變換器用于調(diào)壓，根據(jù)輸出電壓的要求，可以通過軟件編程改變驅(qū)動

21、開關(guān)管PWM信號的占空比，以得到不同的輸出電壓。與財通電路配合，可對輸出進行穩(wěn)壓和限流保護。圖2 超聲電源整體電路框圖3.1 功率調(diào)整電路近年來單級PFC的研究集中于如何簡化傳統(tǒng)的PFC控制電路結(jié)構(gòu)，避免對輸入電壓采樣和使用復(fù)雜的模擬乘法器。相關(guān)文獻中提出的單周期控制（One-CycleControl，OCC）的PFC電路很好的解決了這個問題。目前已有兩種基于單周期控制的PFC芯片，它們不僅漸變可靠，而且外圍所需元件少。為PFC電路的設(shè)計提供了優(yōu)秀解決方案。本電路采用了英飛凌公司的ICE2PCS01功率調(diào)整芯片。它與同款的IR1150相比較性能可靠，容易調(diào)整（圖3功率調(diào)整電路）。T1是扼流線圈

22、、D7是電橋、U2是ICE2PCS01。電路參考ICE2PCS01應(yīng)用文檔。3.2 BUCK變換電路用于調(diào)壓的降壓BUCK變換器電路如圖4，它與直流變換器想必，為了降低輸出紋波，在輸出端接電感、電容濾波電路，為續(xù)流二極管。其輸出電壓平均值，總是小于輸入電壓。通過電感中的電流是否連續(xù)，取決于開關(guān)頻率、濾波電感和電容的數(shù)值。當(dāng)電路工作頻率較高，若電感和電容量足夠大并未理想元件，電路進入穩(wěn)態(tài)后，可以認(rèn)為輸出電壓為常數(shù)。當(dāng)晶體管導(dǎo)通時，電感中電流呈線性上升，因此式中ton為晶體管導(dǎo)通時間。當(dāng)晶體管截至?xí)r，電感中電流不能突變，電感上感應(yīng)電動勢使二極管導(dǎo)通，這時式中，toff為晶體管截至?xí)r間。在穩(wěn)態(tài)時，V

23、i=Vion=Vioff。因為電感濾波保持了直流分量，消除了諧波分量。輸出電流平均值為在電路中，主開關(guān)光和續(xù)流二極管的選擇尤為重要。根據(jù)實際情況，選用IRF460LC型的作為電路的主開關(guān)管，采用HER106作續(xù)流二極管。3.3 逆變主電路設(shè)計功率開關(guān)管Q1-Q4以及續(xù)流二極管D1-D4組成。若采用兩電平調(diào)制方法，且所需電流方向與圖5方向一致，在線圈電流小魚參考電流時，Q1、Q4導(dǎo)通，線圈電流上升；當(dāng)線圈電流大于參考電流時，D2、D3導(dǎo)通，線圈電流減少。這樣就可以通過Q1、D2、D3、Q4的導(dǎo)通和關(guān)斷，使線圈中的電流達到給定值。若采用三電平調(diào)制方法，全橋電路有很多種驅(qū)動方案，但是也都可以歸結(jié)于三

24、種狀態(tài)（以所需電流方向與圖示i方向相同為例）充電狀態(tài)Q1、Q4導(dǎo)通，電流增加；徐柳狀態(tài)D2、Q4導(dǎo)通，電流緩慢減?。粓D5全橋電路放點狀態(tài)，D2、D3導(dǎo)通，電流迅速減小。3.4 驅(qū)動電路設(shè)計與分析基于IR2110的驅(qū)動電路（另外一個半橋硬件電路與之完全對稱）圖6所示。IR2110的HIN、SD和LIN的控制信號有主控芯片dsPIC30F6010A提供，這個款單片機I/O輸出高電平為5V。高壓側(cè)的負(fù)偏壓由C26，D24，R67產(chǎn)生，R67的平均電流應(yīng)不小于1mA。低壓側(cè)由+15V，R65，C30，D22產(chǎn)生。兩路負(fù)偏置約為-4.7V。如圖6半橋驅(qū)動電路3.5 濾波電路設(shè)計濾波器是開關(guān)放大器電路中的

25、重要輔助部件。為了從SPWM開關(guān)信號中回復(fù)出所需要的正弦波信號，通常采用低通濾波器。由于所要輸出的電壓等級高，平率在18kHz以上，采用有源濾波會造成電路復(fù)雜，成本增大，而采用電路簡單的無源濾波器就能夠達到濾掉高次諧波的目的，所以本論文選擇無源濾波器。軟件設(shè)計上采用軟開關(guān)技術(shù)，在高頻下減小損耗，提高效率，以達到大功率正弦輸出目的。使用異步調(diào)制方式，單極性混合HPWM控制方式，功率變換技術(shù)才有ZVS零電壓軟開關(guān)技術(shù)。3.6 反饋電路設(shè)計超聲電源及時跟蹤超聲系統(tǒng)諧振頻率至關(guān)重要，即超聲電源應(yīng)具備頻率自動跟蹤能力。本文設(shè)計的控制系統(tǒng)需要從下面兩個方面入手：1、取樣和信號調(diào)理電路。對電源輸出電壓取樣采用的是電阻取樣方式（圖7電壓取樣電路圖），電流取樣采用的是霍爾元件ACS704取樣方式（圖8電流取樣電路）。取樣信號放大，轉(zhuǎn)換為0-5V直流信號，供單片機A/D采樣。單片機主要完成測量值的A/D轉(zhuǎn)換，一句控制算法，進行電源頻率的數(shù)字量的計算。4 控制軟件設(shè)計本文中整個控制軟件主要實現(xiàn)的功能有：SPWM波控制輸出、控制輸出電壓的PWM波、顯示屏正常顯示功能；鍵盤值輸入確定、電流最大值的AD采樣控制、電壓值的AD采樣控制、相位差值A(chǔ)D采樣控制；開關(guān)量的輸入有過熱、過流及相位超前或滯后的判斷。主要模塊有：1）SPWM