超声波发生器电路的设计分析

超声波电源通常称为超声波发生源，超声波发生器。它的作用是把电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。它的工作原理是首先由信号发生器来产生一个特定频率的信号，这个信号可以是正弦信号，也可以是脉冲信号，这个特定频率就是换能器的频率一般应用在超声波设备中的超声波频率为20KHz、25KHz、28KHz、33KHz、40KHz，60KHz、100KHz或以上现在尚未大量使用。         

                      超声波电源原理方框图                                                                 超声波发生器原理方框图

超声波电源是逆变电路典型应用，随着新的电力电子器件发展新的控制理论提出及各行业上的需求，未来的超声波电源发展趋势主要集中在高功率因数、低谐波污染、容量化、通用化、小型化、低成本、集成化、智能化这几个方面。

由单片机产生PWM波，送入到ENB841芯片中，从而使ENB841芯片产生特定频率的脉冲信号，经过驱动电路驱动全桥逆变主电路工作。当全桥逆变主电路上出现过流现象的时候，EXB841芯片通过过流保护电路，识别过流现象是否发生，并将过流信号反馈给单片机和PwM信号封锁电路，从而实现软硬件同时封锁PwM,排除故障后，按复位按钮，取消PwM信号封锁，该电源即可重新工作

EXB841芯片包含正常开通过程、正常关断过程和过流保护动作三项功能。当14和15两脚间外加PwM控制信号时候，15和14脚有10mA~25mA,在GE两端产生约15v~18v的IGBT开通电压；当触发控制脉冲电压撤消时，在GE两端产生约5.1V的GBT关断电压过流保护动作过程是根据IGBT的CE极间电压Uce的大小判定是否过流而进行保护的，.

Uce由二极管V7检测。当lGBT开通时，若发生负载短路等产生大电流的故障，Uce值大幅上升，使二极管V7截止，EXB841的6脚“悬空”，B点和C点电位开始由约8V上升，当上升至13V时，Vs1被击穿，V3导通，C4通过R7和V3放电，E点的电压逐渐下降，V6导通，从而使IGBT的GE间电压Uge下降，实现缓关断，完成EXB84l对IGBT的保护

在过流保护时，EXB841对GBT进行软关断，并在5其5脚输出故障指示信号，但不能封锁输入的PWM控制信号。只是将正常的驱2动信号变成一系列降幅脉冲实现GBT的软关断，而不对真正的过流进行保护本文设计PWM信号封锁电路，从软件和硬件电路上双重控制。当没有过流信号发生时，EXB841的5脚不输出故障信号，此时5脚是高电平，三极管VA0不导通，此时，与门1脚为高电平，由单片机产生的PWN使三极管VA1导通，此时，与门2引脚为高电平，与门输出高电平，VA2导通，驱动EXB841芯片工作。当出现过流时，5脚输出故障信号，一路输出至触发器S端，此时s端为高电平，Q端输出高电平，使三极管VA0导通，此时，与门1引脚为低电平；另一路信号输出至单片机，经过单片机程序处理，当单片机不在产生PWN信号，从根本上实现对系统的保护。当排除故障后，按下复位键，系统可重新运行。

解释：

EXB841使用单一的20v电源产生的+15v和-5v偏压。在高电压大电流条件下，开关管通断会产生干扰，使截止的IGBT误导通，针对负偏压不足的问题，设计了外部负栅压成型电路，用外接8v稳压管VA9代替了EXB841芯片内部的5v稳压管。电源电压升为24v。