模擬電路超聲波發(fā)生器和數(shù)字電路超聲波發(fā)生器的特點和區(qū)別

模擬電路超聲波發(fā)生器和數(shù)字電路超聲波發(fā)生器的特點和區(qū)別

　開關(guān)型超聲波發(fā)生器與開關(guān)型電源的發(fā)展息息相關(guān)，而開關(guān)型電源發(fā)展又與電力電子開關(guān)器件發(fā)展緊密相連，也經(jīng)歷了三個發(fā)展歷程：采用雙極型開關(guān)晶體管年代、采用VDMOS年代、采用IGBT管年代；這樣它的工作頻率也經(jīng)歷了工頻，低頻，中頻到高頻的發(fā)展歷程。隨著電力電子器件的迅速發(fā)展，電力電子電路的控制也在飛速發(fā)展。控制電路最初以相位控制為手段、由分立元件組成，發(fā)展到集成控制器，再到實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機控制。目前，向著更高頻率，更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。

                      老款模擬電路超聲波發(fā)生器，結(jié)構(gòu)簡單，容易維修，更換模具需要準確調(diào)節(jié)超聲波頻率

　　模擬控制電路存在控制精度低、動態(tài)響應慢、參數(shù)整定不方便、溫度漂移嚴重、容易老化等缺點。專用模擬集成控制芯片的出現(xiàn)大大簡化了電力電子電路的控制線路。提高了制信號的開關(guān)頻率，只需外接若干阻容元件即可直接構(gòu)成具有校正環(huán)節(jié)的模擬調(diào)節(jié)器，提高了電路的可靠性。但是，也正是由于阻容元件的存在，模擬控制電路的固有缺陷，如元件參數(shù)的精度和一致性、元件老化等問題仍然存在。此外，模擬集成控制芯片還存在功耗較大、集成度低、控制不夠靈活，通用性不強等問題。

     用數(shù)字化控制代替模擬控制，可以消除溫度漂移等常規(guī)模擬調(diào)節(jié)器難以克服的缺點，有利于參數(shù)整定和變參數(shù)調(diào)節(jié)，便于通過程序軟件的改變，調(diào)整控制方案和實現(xiàn)多種新型控制策略。同時可減少元器件的數(shù)目、簡化硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)可靠性。此外，還可以實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的自動儲存和故障自動診斷，有助于實現(xiàn)電力電子裝置運行的智能化。

超聲波發(fā)生器應用控制技術(shù)一般有三種形式：

　　　采用單片機控制、采用FPGA控制。但是我們這里用的是UC3875為控制器，做為PWM的占空比可變和過壓、過流保護的功能，其是可以完成的

            全數(shù)字電路超聲波發(fā)生器，自動頻率調(diào)節(jié)，長時間工作，超聲波輸出穩(wěn)定

(1)采用單片機控制

　　單片機是一種在一塊芯片上集成了CPU，RAM ROM定時器／計數(shù)器和I／O接口等單元的微控制芯片，

　　廣泛應用在各種控制系統(tǒng)，主要以美國INTEL公司生產(chǎn)的MCS．51和MCS．96兩大系列為代表。在聲波發(fā)生器中，單片機主要用作數(shù)據(jù)采集和運算處理、電壓電流調(diào)節(jié)、PWM信號生成、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障自我診斷等，作為整個電路的主控芯片運行，完成多種綜合功能。配合D／A轉(zhuǎn)換器和IGBT功率模塊實現(xiàn)脈寬調(diào)制。另外，單片機還具有對過流，過熱、欠壓等情 況的中斷保護以及監(jiān)控功能。

   　單片機控制克服了模擬電路的固有缺陷，通過數(shù)字化控制方法，得到高精度、高穩(wěn)定度的控制特性，可實現(xiàn)靈活多樣的控制功能。但是，單片機的工作頻率與控制精度是一對矛盾，處理速度也很難滿足高頻電路的要求，這就使人們尋求功能更強芯片的幫助，于是UC3875應運而生。   

(2)采用UC3875控制   

     UC3875芯片作為控制電路的2KW移相控制全橋變換（PSC FB ZVS-PWM）軟開關(guān)電源，由于開關(guān)管在ZVS條件下運行，可實現(xiàn)高頻化，而且控制簡單，性能可靠，適用于大功率場合。

　　且能保持恒頻運行，就不會同時出現(xiàn)大電壓、大電流，減少了開關(guān)所受的應力，實現(xiàn)了高效化。大大減小了電源的體積。

(3)采用FPGA控制

    FPGA屬于可重構(gòu)器件，其內(nèi)部邏輯功能可以根據(jù)需要任意設定，具有集成度高、處理速度快、效率高等優(yōu)點。其結(jié)構(gòu)主要分為三部分：可編程邏輯塊、可編程I／O模塊、可編程內(nèi)部連線。由于FPGA的集成度非常大，一片F(xiàn)PGA少則幾千個等效門，多則幾萬或幾十萬個等效門，所以一片F(xiàn)PGA就可以實現(xiàn)非常復雜的邏輯，替代多塊集成電路和分立元件組成的電路。它借助于硬件描述語言來對系統(tǒng)進行設計，采用三個層次 (行為描述、PJL描述、門級描述)的硬件描述和自上至下(從系統(tǒng)功能描述開始)的設計風格，能對三個層次的描述進行混合仿真，從而可以方便地進行數(shù)字電路設計，在可靠性、體積、成本上具有相優(yōu)勢。

比較而言，DSP適合取樣速率低和軟件復雜程度少時，F(xiàn)PGA更有優(yōu)勢。