移相全桥式IGBT超声波电源的研制

摘要：介绍了某型超声波电源的工作原理，采用移相式全桥串联谐振威廉希尔官方网站 ，以IGBT为功率开关器件，热耗小，转换效率高，噪音低，配合适当型号的清洗槽和清洗液，清洗效果好。关键词：超声波电源；全桥；移相；绝缘栅晶体管

图1超声波清洗机电源主威廉希尔官方网站

图2等效威廉希尔官方网站 拓扑

1引言

随着科学技术的发展和社会的进步，超声波清洗机在很多领域中得到了广泛的应用，尤其是在军事装备和各种电子、机械、光学等零部件的加工和处理过程中。但以前的超声波清洗机大多存在噪声大、效率低等缺点。为此，采用全桥移相式串联谐振威廉希尔官方网站 拓扑，以IGBT为功率开关器件，研制成功某型便携式超声波清洗机。它具有热耗小，转换效率高，噪音低，清洗效果好等特点。

2超声波清洗机电源主威廉希尔官方网站 和工作原理

2.1主威廉希尔官方网站 拓扑

超声波清洗机电源主威廉希尔官方网站 采用全桥移相式串联谐振威廉希尔官方网站 拓扑，以IGBT为功率开关器件，如图1所示。

其等效威廉希尔官方网站 拓扑如图2所示。

图2中R0和C并联威廉希尔官方网站 是将负载超声波换能器组的阻抗归算到变压器初级的等效阻抗。等效关系式如式（1）及式（2）所示：

R0=n2RL（1）

C=CL/n2（2）

式中：RL——超声波换能器组等效电阻；

CL——超声波换能器组等效电容；

n——输出变压器初次级匝比。

()

开关电源

图3主威廉希尔官方网站 控制时序波形图

移相全桥式IGBT超声波电源的研制

2.2工作原理

工作时序波形图如图3所示。

图中ugs1、ugs2、ugs3、ugs4和iL分别是S1、S2、S3、S4的控制栅极波形和电感L的电流波形。

LC谐振频率调谐在开关工作频率fs，

fs=（3）

一般略低于超声波换能器的谐振频率fc。

从工作时序波形图可以看出，采用了全桥移相式串联谐振威廉希尔官方网站 拓扑结构，四个功率开关管轮流导通和关断，由于是串联谐振威廉希尔官方网站 和有电感L的续流作用，实现了软开关，减小了功率开关管的导通和关断损耗，提高了整机效率。

3威廉希尔官方网站 设计参数和实验结果

3.1威廉希尔官方网站 参数

1）变压器

磁芯：EE28A；

初级：65匝，多股并绕（10A）；

次级：100匝，多股并绕（10A）。

2）超声换能器组7个，梅花型并放

谐振频率：28kHz；

输出功率：1kW。

3）电感L

磁芯：EE28A；

电感量：350μH。

4）功率开关管1MB60D?100，4只。

5）全桥整流管20A/600V。

6）开关工作频率28kHz，可调谐。

7）吸收威廉希尔官方网站 截止放电型

R：270Ω/6W；C：47000pF/1000V。

3.2实验结果

采用图1所示的拓扑威廉希尔官方网站 和图3所示的控制波形，调整电感使调谐威廉希尔官方网站 工作频率为26.8kHz（略低于28kHz），实测威廉希尔官方网站 中的电流iL波形如图3所示，基本上是正弦波，开关管和吸收威廉希尔官方网站 、散热器均不发热。

在威廉希尔官方网站 调试过程中，如果调谐不当，则会使控制驱动波形和谐振不同步，威廉希尔官方网站 输出功率减小，且开关管等发热严重。

4结语

综上所述，采用全桥移相式串联谐振威廉希尔官方网站 、以IGBT为功率开关器件设计的超声波电源具有许多优点。实践证明，配合适当型号的清洗槽和清洗液，其清洗效果好、可靠性高。该电源的推广应用将会在采用超声波清洗的各行各业中发挥更大的作用。 参考文献

[1]张占松.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，1999.