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大功率频率自动跟踪超声电源的研制

更新时间：2020-03-15 05:33:18 大小：5M 上传用户：六3无线电查看TA发布的资源 标签：超声电源 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

超声加工适用于硬脆材料的加工，它不依靠工件的导电性，且是非热加工过程，不受工件的电、化学特性影响，已被证明是陶瓷、半导体等硬脆材料加工的有效方法。超声磨削加工是利用超声振动和砂轮磨削的复合作用来形成加工表面。其优点是加工效率高，切削力小，已有研究表明：当磨削深度小于某临界值时，工程陶瓷的去除机理同金属磨削相似，工件材料在磨刃的作用下通过塑性流动形成切屑，避免较深变质层的形成，塑性磨削可以获得Ra<0.01μm的良好镜面。近年来，随着科学技术和工业的发展，需要超声磨削加工的硬脆材料越来越多。而作为超声磨削加工关键技术的超声波电源设计引起了广泛的关注。      本文根据课题的设计要求，研制出超声波电源样机。本电源主电路的设计方案由全桥变换器，换能器匹配用的高频变压器和匹配电感组成的。由于该电源功率达到2KW，选择由MOSFET组成的全桥变换器作为逆变输出方案，通过集成驱动芯片IR2110和控制信号PWM实现MOSFET的全桥逆变功能，设计出合适的缓冲吸收电路，较好地解决了逆变过程中波形畸变、自激振荡以及电压过冲等问题。高频变压器和匹配电感是自行设计制作的，主电路输出达到设计要求。      电源的控制部分由PIC18F458单片机实现，主要实现半桥PWM输出，过流保护控制，频率自动跟踪和频率可调功能。采用了PIC单片机的PWM输出，避免波形不稳定，容易会受到电磁场和工作环境温度的影响，漂移现象严重等问题，同时实现过流保护等多钟功能，简化了电源结构。      电源的反馈部分由采样电路，整形电路，检相电路和去摘脉宽电路组成。采样电路由霍尔传感器实现，整形后经过检相电路把换能器两端的电流电压相位差检测出来，由单片机实现输出频率的自动调节。      最后，在进行理论设计的基础上，对超声波电源各组成电路进行实际制作。超声波电源与换能器匹配无误、工作稳定后，制成样机，进行调试、测试实验结果，对设计进行实验验证并给出实验波形。实验表明，该电源具有高的可靠性和良好的动态调节性能。

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