Schaltungsdesign von Ultraschallübertragungswandler

In Bezug auf Ultraschallwandler sind Ultraschallübertragung und Empfangskreise Geräte zur Umwandlung elektrischer Energie und akustischer Energie. Im Allgemeinen weist der Ultraschallwandler eine niedrige elektromechanische Energieeffizienz auf, die den Arbeitsabstand des Ultraschallwandlers ernsthaft beeinflusst. Um dieses Problem zu lösen, reicht es nicht aus, nur die mechanische Struktur und die akustischen Eigenschaften des Wandlers zu verbessern. Es ist auch notwendig, das Design der Übertragungs- und Empfangskreise des Wandlers zu optimieren, um die effektive Übertragungsleistung des Ultraschallgenerators und des Ultraschallempfängers zu verbessern. Signal -Rausch -Verhältnis. Das Design der Ultraschallübertragungsschaltung besteht aus einer Ultraschallübertragungsschaltung und einerUltraschallwandler. Ultraschallübertragende Schaltkreise (auch als Fahrkraftquellen bezeichnet) können in zwei Arten eingeteilt werden: Oszillations-Amplifikationstyp und Wechselrichtertyp gemäß ihren Arbeitsprinzipien. Für Ultraschallwandler mit mittlerer und kleiner Leistung und niedriger Frequenz verwenden Sie im Allgemeinen eine oszillierende Fahrversorgung und verwenden Sie seinen Anregungsoszillator, um die Betriebsfrequenz des Wandlers über einen weiten Frequenzbereich einzustellen. Die verschiedenen Komponenten des Antriebsnetzteils werden nachstehend beschrieben.

Das Arbeitsprinzip des Push-Pull-Konverters ist, dass eine große Anzahl vonUltraschallabstandsmesssensorenwerden verwendet, um die Stromversorgung zu steuern, und die Stufe der Stromverstärkung besteht aus einem MOS-Röhrchen-Push-Pull-Wandler. Der Push-Pull-Wandler verwendet einen Impulstransformator mit einem Mittellapfer als Ausgangsstufe, um die Ausgangsspannungsamplitude des Antriebsschaltung zu erhöhen, wodurch die Übertragungsleistung des Wandlers erhöht wird. Das Merkmal der Schaltung ist, dass, wenn es kein Anregungssignal gibt (das Strobesignal ist niedrig), der Ruhestrom der beiden MOS -Leistungsröhrchen Null; Wenn es eine Signalanregung gibt, funktionieren die beiden MOS-Röhrchen abwechselnd und die Ausgangs halbwelligen Signale werden kombiniert. Form einer vollständigen Wellenform. In der Schaltung ist der integrierte Chip ein TTL/MOS-Grenzflächenkreis mit zwei Kanal-TTL/MOS (Doppel-NAND-Gate) für das Levelwechsel, um den Abflussstrom des MOS-Transistors zu steuern. R:Ultraschallluftgeschwindigkeitssensorist ein stromlimitierender Widerstand zur Begrenzung des maximalen Abflussstroms des Röhrchens MOS, um eine übermäßige transiente Stromanstrengung des MOS -Röhrchens zu vermeiden; XRC ist ein Zweig, der aus einem Kondensator und einem Widerstand zum Verbot des Durchgangs einer Gleichspannung besteht, um zu verhindern Spannungs -VCs und der Arbeitszyklus ist Koeffizient DMAX des MOS -Röhrchen -Quadratwellenausgangssignals. Der externe Widerstand des Vorspannungsstroms beträgt 100-200 ksz. Der Ultraschallsensor hat einen Arbeitsabstand von 30 m und eine Resonanzfrequenz von 30 kHz. Der Peak-to-Peak-Wert der Ausgangsspannung der Antriebsstromquelle beträgt weniger als 400 VPP. Dieses Thema erfordert, dass der Arbeitsabstand des Ultraschallsensors größer als 30 m beträgt und das Schaltungsdesign gemäß der Analogie -Methode ausgelegt ist.

Um den Arbeitsabstand des Ultraschallsensors zu mehr als 30 m zu gestalten, sollte die Resonanzfrequenz unter 30 kHz (eingestellt auf 24,5 kHz) im MOS-Röhrchen-Push-Pull-Wandler sein, egal ob es sich Das gemeinsame Quellschaltungsmodell zeigt an, dass n das Transformatorverhältnis und R die äquivalente Belastung des Transformators ist. Da der Transformator die drei Bedingungen des idealen Transformators nicht erfüllen kann, ist es realistischer, das Energieübertragungsproblem des Push-Pull-Wandlers mit dem vollständigen Transformatormodell zu untersuchen. Wenn die Eingangsspannung des MOS-Transistors VCS = VC-VS größer ist als seine Einschaltensspannung, und der Kanal des MOS-Transistor Modellstrom ist in der Regel gesättigt. In den konstanten Strombereich ändert sich kaum mit der Änderung der VDS, und seine Ausgangsimpedanz ist ein großer Wert. Die Ausgangslast der Schaltung wird nur durch col, n z bestimmt. Daher ist die Lastimpedanz des MOS -Transistors Qi oder Q.

Angenommen, die maximale Quellspannung des MOS -Transistors beträgt VCs und die maximale Betriebsstrom -ID konstant, und unter Berücksichtigung des Konverterausgangs und Röhrchenverbrauchs.WandlerabstandssensorschaltungAuswahl des entsprechenden Impulstransformatorverhältnisses, durch die MOS-Rohrkurve-Varistor-Region und am Übergangspunkt des konstanten Strombereichs kann die optimale Lastkurve AB erhalten werden, weil der Schnittpunkt der Lastlinie und die ID-VD ' Die Kurve befindet sich rechts vom Grenzpunkt B zwischen dem variablen Widerstandsbereich und dem konstanten Strombereich, wie der Wechselstromlinie, der Impedanz -RDS zwischen dem Abfluss und der Quelle des MOS -Leistungstransistors (abhängig von der Steigung des Linearen OC, KDSC und der Rohrspannungsabfall erhöhen dadurch den Stromverbrauch des MOS -Transistors und die Verringerung der Ausgangsleistung des Wandlers; wenn die Lastlinie unter der AB -Linie wie der AD -Linie liegt, da der Betriebspunkt D ist befindet sich nicht im konstanten Strombereich, die Ausgangsimpedanz des MOS -Transistors ist variabel und der MOS -Transistor ist keine von VCs gesteuerte Stromquelle.