CN109445353A - 数字超声电源驱动电路 - Google Patents

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CN109445353A
CN109445353A CN201811518435.XA CN201811518435A CN109445353A CN 109445353 A CN109445353 A CN 109445353A CN 201811518435 A CN201811518435 A CN 201811518435A CN 109445353 A CN109445353 A CN 109445353A
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CN
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dac
adc
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fpga
power
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王纯配
乔东海
王勇
朱军辉
汝长海
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Jiangsu Ji Ju Micro Automation System And Equipment Technology Research Institute Co Ltd
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Jiangsu Ji Ju Micro Automation System And Equipment Technology Research Institute Co Ltd
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output

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Abstract

本发明公开了一种数字超声电源驱动电路。本发明一种数字超声电源驱动电路，所述数字超声电源驱动电路用于驱动电源模块，包括：上位机、FPGA、DAC、低通滤波器、功率放大模块、电流采样模块、ADC和换能器；所述FPGA根据DAC的时序控制DAC产生设定频率的方波，经过低通滤波器输出方波的基波，该基波被送入功率放大模块进行电压放大，放大后的基波用来驱动所述换能器；电流采样模块采用在换能器的低侧采样方式，采样得到的电压信号送入ADC，ADC采集到的数据送入FPGA进行数据处理，根据处理的结果再控制DAC改变输出频率，实现动态控制频率的目的。该超声电源驱动电路采用全数字芯片，大大缩小了整个驱动设备的体积。

Description

数字超声电源驱动电路
技术领域
本发明涉及超声电源领域，具体涉及一种数字超声电源驱动电路。
背景技术
现如今换能器已被广泛应用于清洗、焊接、雾化等各种领域，在换能器超声驱动电路中，模拟超声电源基本上是采用LC震荡方案，该方案只能固定产生一种频率，并不能动态跟踪频率。现有的数字超声电源大多采用的是逆变电路控制功率，借助电流互感器进行电压电流相位匹配的方式来追踪频率。
传统技术存在以下技术问题：
这种方案存在功率控制精度低，频率追踪误差大、效率低的缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种数字超声电源驱动电路，解决现有技术中功率控制精度低，频率追踪误差大、效率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种数字超声电源驱动电路，所述数字超声电源驱动电路用于驱动电源模块，包括：上位机、FPGA、DAC、低通滤波器、功率放大模块、电流采样模块、ADC和换能器；
所述FPGA根据DAC的时序控制DAC产生设定频率的方波，经过低通滤波器输出方波的基波，该基波被送入功率放大模块进行电压放大，放大后的基波用来驱动所述换能器；电流采样模块采用在换能器的低侧采样方式，采样得到的电压信号送入ADC，ADC采集到的数据送入FPGA进行数据处理，根据处理的结果再控制DAC改变输出频率，实现动态控制频率的目的；FPGA还控制DAC输出方波的幅值用来调节功率放大模块的输出功率。
在其中一个实施例中，所述DAC是16位DAC。
在其中一个实施例中，所述低通滤波器是6阶低通滤波器。
在其中一个实施例中，所述ADC是16位ADC。
本发明的有益效果：
该超声电源驱动电路采用全数字芯片，大大缩小了整个驱动设备的体积。借助16位DAC输出幅值梯度可以做到上百uV，实现了超高精度的功率调节。利用电流采样模块和16位ADC采集到的详细数据用来做闭环控制，借助FPGA高速数据处理能力，实现了高效、高精度的频率动态追踪。
附图说明
图1是本发明数字超声电源驱动电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种数字超声电源驱动电路，所述数字超声电源驱动电路用于驱动电源模块，包括：上位机、FPGA、DAC、低通滤波器、功率放大模块、电流采样模块、ADC和换能器；
所述FPGA根据DAC的时序控制DAC产生设定频率的方波，经过低通滤波器输出方波的基波，该基波被送入功率放大模块进行电压放大，放大后的基波用来驱动所述换能器；电流采样模块采用在换能器的低侧采样方式，采样得到的电压信号送入ADC，ADC采集到的数据送入FPGA进行数据处理，根据处理的结果再控制DAC改变输出频率，实现动态控制频率的目的；FPGA还控制DAC输出方波的幅值用来调节功率放大模块的输出功率。
在其中一个实施例中，所述DAC是16位DAC。
在其中一个实施例中，所述低通滤波器是6阶低通滤波器。
在其中一个实施例中，所述ADC是16位ADC。
本发明的有益效果：
该超声电源驱动电路采用全数字芯片，大大缩小了整个驱动设备的体积。借助16位DAC输出幅值梯度可以做到上百uV，实现了超高精度的功率调节。利用电流采样模块和16位ADC采集到的详细数据用来做闭环控制，借助FPGA高速数据处理能力，实现了高效、高精度的频率动态追踪。
下面介绍本申请的一个具体应用场景：
一种数字超声电源驱动电路，包括上位机、电源模块、FPGA、16位DAC、6阶低通滤波器、功率放大模块、电流采样模块、16位ADC。
实施过程：FPGA根据DAC的时序控制DAC产生一定频率的方波，经过6阶低通滤波器输出方波的基波，该基波被送入功率放大模块进行电压放大，放大后的基波用来驱动换能器。电流采样模块采用在换能器的低侧采样方式，采样得到的电压信号送入16位ADC，ADC采集到的数据送入FPGA进行数据处理，根据处理的结果再控制DAC改变输出频率，实现动态控制频率的目的。同时，FPGA还可以控制DAC输出方波的幅值用来调节功率放大模块的输出功率，由于采用16位DAC，DAC输出的幅值梯度可以做到几百uV，以实现高精度功率调节。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种数字超声电源驱动电路，所述数字超声电源驱动电路用于驱动电源模块，其特征在于，包括：上位机、FPGA、DAC、低通滤波器、功率放大模块、电流采样模块、ADC和换能器；
所述FPGA根据DAC的时序控制DAC产生设定频率的方波，经过低通滤波器输出方波的基波，该基波被送入功率放大模块进行电压放大，放大后的基波用来驱动所述换能器；电流采样模块采用在换能器的低侧采样方式，采样得到的电压信号送入ADC，ADC采集到的数据送入FPGA进行数据处理，根据处理的结果再控制DAC改变输出频率，实现动态控制频率的目的；FPGA还控制DAC输出方波的幅值用来调节功率放大模块的输出功率。
2.如权利要求1所述的数字超声电源驱动电路，其特征在于，所述DAC是16位DAC。
3.如权利要求1所述的数字超声电源驱动电路，其特征在于，所述低通滤波器是6阶低通滤波器。
4.如权利要求1所述的数字超声电源驱动电路，其特征在于，所述ADC是16位ADC。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB02 Change of applicant information
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Address after: 215100 South 3rd and 4th Floors of Huanxiu Lake Building, Xiangcheng High-speed Railway New Town, Suzhou City, Jiangsu Province

Applicant after: Jiangsu Ji Ju micro automation system and equipment Technology Research Institute Co., Ltd.

Address before: 215100 F003 workstation, 3rd floor, 58 South Tiancheng Road, Xiangcheng High-speed Railway New Town, Suzhou City, Jiangsu Province

Applicant before: Jiangsu Ji Ju micro automation system and equipment Technology Research Institute Co., Ltd.

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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