dizajn strujnog kruga ultrazvučnog pretvornika

Što se tiče ultrazvučnih pretvarača, ultrazvučni prijenosni i prijamni krugovi su uređaji za pretvaranje električne energije i akustične energije. Općenito, ultrazvučni pretvornik ima nisku elektromehaničku energetsku učinkovitost, što ozbiljno utječe na radnu udaljenost ultrazvučnog pretvornika. Da bi se riješio ovaj problem, nije dovoljno razmotriti samo poboljšanje mehaničke strukture i akustičkih karakteristika pretvarača. Također je potrebno optimizirati dizajn odašiljačkih i prijamnih krugova pretvornika kako bi se poboljšala učinkovita odašiljačka snaga ultrazvučnog generatora i ultrazvučnog prijamnika. Omjer signala i šuma. Dizajn ultrazvučnog odašiljačkog kruga sastoji se od ultrazvučnog odašiljačkog kruga i an ultrazvučni pretvarač . Ultrazvučni odašiljački krugovi (također zvani pogonski izvori energije) mogu se klasificirati u dvije vrste: tip pojačanja oscilacije i tip invertera prema njihovim principima rada. Za ultrazvučne sonde srednje i male snage i niske frekvencije općenito se koristi pogonsko napajanje s oscilirajućim pojačanjem i njegov pobudni oscilator za podešavanje radne frekvencije sonde u širokom frekvencijskom rasponu. U nastavku su opisane različite komponente napajanja pogona.

Princip rada push-pull pretvarača je da veliki broj ultrazvučni senzori za mjerenje udaljenosti koriste se za pogon napajanja, a stupanj pojačanja snage sastoji se od MOS cijevnih push-pull pretvarača. Push-pull pretvarač koristi pulsni transformator sa središnjim odvodom kao izlazni stupanj za povećanje amplitude izlaznog napona pogonskog kruga, čime se povećava snaga prijenosa pretvarača. Karakteristika sklopa je da kada nema pobudnog signala (niska razina stroboskopskog signala), struja mirovanja dviju MOS energetskih cijevi je nula; kada postoji pobuda signala, dvije MOS cijevi rade naizmjenično, a izlazni poluvalni signali se kombiniraju. Formirajte potpuni valni oblik. U krugu, integrirani čip je dvokanalni TTL/MOS sučelni krug (dvostruka NAND vrata) za pomicanje razine za kontrolu struje odvoda MOS tranzistora; R:ultrazvučni senzor brzine zraka je otpornik za ograničavanje struje za ograničavanje maksimalne struje odvoda MOS cijevi kako bi se izbjegao prekomjerni prijelazni strujni udar MOS cijevi; XRC je grana sastavljena od kondenzatora i otpornika za zabranu prolaza istosmjernog napona kako bi se spriječilo da MOS tranzistor uvijek bude uključen, au isto vrijeme Rc čini krug za razdjelnik napona za određivanje veličine napona MOSFET vrata-odvod Vcs, a radni ciklus je koeficijent Dmax pravokutnog izlaznog signala MOS cijevi. Otpor vanjske prednaponske struje je 100-200 kSz. Ultrazvučni senzor ima radnu udaljenost od 30 m i rezonantnu frekvenciju od 30 kHz. Vrijednost od vrha do vrha izlaznog napona pogonskog izvora je manja od 400 Vpp. Ova tema zahtijeva da radna udaljenost ultrazvučnog senzora bude veća od 30 m, a dizajn strujnog kruga je dizajniran prema metodi analogije.

 Kako bi radna udaljenost ultrazvučnog senzora bila veća od 30 m, rezonantna frekvencija bi trebala biti niža od 30 kHz (postavljena na 24,5 kHz). U MOS cijevi push-pull pretvaraču, bilo da se radi o MOS cijevi ili MOS cijevi Q: kondukcija, zajednički model kruga izvora pokazuje da je N omjer transformatora, a R ekvivalentno opterećenje transformatora. Budući da transformator ne može zadovoljiti tri uvjeta idealnog transformatora, realnije je proučavati problem prijenosa energije push-pull pretvarača s modelom transformatora s potpunom greškom. Kada je ulazni napon MOS tranzistora Vcs = Vc - vs veći od njegovog napona uključivanja, a kanal MOS tranzistora je isključen, Vns raste, odvod MOS tranzistora v, a struja modela potpuno spregnutog transformatora teži biti zasićena. Ulaskom u područje konstantne struje, gotovo se ne mijenja s promjenom vDS, a njegova izlazna impedancija je velika vrijednost. Izlazno opterećenje kruga određeno je samo coL, NZ. Stoga impedancija opterećenja R MOS tranzistora QI ili Q.

Uz pretpostavku da je maksimalni napon izvora MOS tranzistora Vcs i maksimalna radna struja ID konstantna, a zatim uzimajući u obzir izlaznu snagu pretvarača i potrošnju cijevi,krug senzora udaljenosti sonde odabire odgovarajući omjer impulsnog transformatora N, prolazi kroz područje varistora krivulje MOS cijevi i Na spojnoj točki područja konstantne struje može se dobiti optimalna krivulja opterećenja AB jer kada se sjecište linije opterećenja i ID-VD' krivulje nalazi desno od granične točke B između područja promjenjivog otpora i područja konstantne struje, kao što je izmjenična linija, impedancija rDs između odvoda i izvor MOS tranzistora snage (ovisno o nagibu linearnog OC, kDSC i pad napona cijevi će se povećati, čime se povećava potrošnja energije MOS tranzistora i smanjuje izlazna snaga pretvarača; kada je linija opterećenja ispod linije AB, kao što je linija AD, budući da radna točka D nije u području konstantne struje, izlazna impedancija rn MOS tranzistora je promjenjiva, a MOS tranzistor ne predstavlja izvor struje kojim upravlja Vcs.