行波超声电动机驱动电源的设计研究

在PWM控制电路的控制下开关器件（S1和S2）交替工作，在输出端得到交变电压。扼流线圈L1可防止用占空比D控制时S1、S2的同时关断，有效地提高了电源的稳定性。

关于主电路的效率分析：

忽略MOSFET的开关损耗，并设定D=100％，则开关电源的输入功率PI为

PI=UIII （2）

式中：UI、II分别为开关电源的输入电压和电流。

输出功率PO为

PO=UOIO （3）

式中：UO、IO分别为开关电源的输出电压和电流。

又变压器的变比n为

n≈ (4)

式中：UCES为MOSFT的饱和压降。

则推挽电路的效率η为

η===≈ （5）

如果忽略开关的通态损耗，则总开关损耗Δp为

Δp=pr＋pf==(UC＋2UCES)IC (6)

式中：UC为MOSFET的漏极电压；

tr、tf为脉冲的上升和下降时间。

本文选择tr、tf较小、开关性能较好的MOSFET管，并根据USM的具体要求取D=40％，主电路的效率为75％。

2．3 过电流保护电路

过电流保护电路主要任务是检测输出电流的变化，并将其反馈到SG3525的控制端，在电流较大时可靠关断系统，以避免器件和电动机的损坏。电路原理如图5所示。

图5 过 流 保 护 电 路 原 理

电路中电阻R1、R2对输出进行采样，当电路中电流增大时，采样电压U1随之增大，该信号反馈到3525的输入端，及时调整输出电压UF。输入电压U1为正时，输出电压UF为

（6）

输入电压U1为负时，输出电压UF为

(7)

适当选择各电阻值，过电流时可以可靠地关断控制电路。

3 实验及结语

利用本驱动电源对一台行波USM样机进行了实验。电源频率可由信号控制,其输出电压为240V，峰值电压为248.5V，纹波抑制比为16.51dB。SG3525控制端和电源输出的电压波形，如图6所示。实验结果表明，电源工作可靠，跟踪频率正确，具有较强的抗干扰能力。

(a) SG3525控 制 端 输 出 波 形