基于DSP的超声波电源硬件电路设计.pdfVIP

昼应用技术 基于DSP的超声波电源硬件电路设计木 赫亮 刘晓光 蒋晓明 王攀 (广东省 自动化研究所 广东省现代控制技术重点实验室 广东省现代控制与光机 电技术公共实验室) 摘要：针对传统模拟超声波电源存在功率损耗大、通用性差、控制不灵活等问题，提出基于DSP的数字化 超声波电源设计，介绍超声波电源硬件电路的总体方案、主电路及控制电路设计。通过试验验证了所设计的超声 波电源频率 自动跟踪效果 良好。 关键词：DSP；IGBT逆变；频率跟踪 0 引言 于TMS320F28335型数字信号处理器的大功率、高频 超声波电源，通过功率采样电路、频率采样电路及反 超声波 电源是把电能转换成与超声波换能器相 馈电路等电路设计，实现超声波电源的功率可调、频 匹配的高频交流电信号设备。传统模拟控制的超声波 率 自动跟踪等功能。 电源实现需要设计大量复杂的控制电路，电路元件易 老化、温漂严重、参数调整不方便，且在动态响应和 1 基于DSP的数字化超声波电源 控制精度等方面不够理想，存在功率损耗大、通用性 数字化超声波电源 由主电路、控制电路、IGBT 差和控制不灵活等问题 I【】。数字化控制主要通过对 驱动电路3部分组成。主电路主要包括：输入整流器、 DSP进行软件编程并辅以少量的外围电路，即可实现 软启动电路、滤波器、IGBT逆变器、高频变压器及 超声波电源的主要控制功能，大大节约成本，提高设 其匹配 电路。控制电路采用TMS320F28335作为核心 备使用的灵活性。随着微电子技术、计算机技术、自 控制器，充分利用该处理器的 IO、ADC、EPWM、 动控制理论和电力电子技术的发展，超声波电源正朝 捕捉、中断等内部资源，并辅以外围的电流、电压检 着大功率、高频化、低功耗、高功率因数、智能化、 测电路、光耦隔离、继电驱动等电路。IGBT驱动电 复合化的方向发展。 路采用大功率TX-DA962D4驱动板。基于DSP的数 本文提出基于DSP的数字化超声波电源，其基 字化超声波电源框图如图l所示。 图1 基于DSP的数字化超声波电源框图 24 基金项 目：广东省科技计划项 目 (2012B091100262) 电源上电后，输入整流器将 50Hz单相工频交流 时，通过电压检测电路和电流检测电路分别采集匹配 电转变为直流 电；为避免上电瞬间浪涌电流过大，对 网络中的电压信号和电流信号，并将采集的电压与电 滤波器中的大电容器组和 IGBT造成冲击，DSP控制 流信号一路通过乘法器送入功率调节电路，实现超声 直流接触器的通断实现主电路的软启动；将直流电滤 波电源的功率调节功能；另一路用于信号调理，实现 波得到更为平滑的直流电；DSP的PWM信号驱动主 超声波电源的频率 自动跟踪功能。 电路中IGBT的开通及关断，将平滑的直流电逆变为 2 主电路拓扑结构设计 高频交流方波电流：高频交流方波通过高频变压器及