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    超聲波發生器發展的幾個階段
    點擊次數:1844 更新時間:2019-05-28

    :電子管放大器

        在早期上世紀80年代前,信號的功率放大還采用電子管。采用電子管的好處是它的動態范圍較寬,這個好處對于音頻放大器致關重要,但對超聲波發生器沒有什么用處,因此一旦功率晶體管出現后即遭淘汰。電子管的缺點很多,例如:功耗大、體積大、壽命短、效率低。

     

    第二:晶體管模擬放大器

        上世紀80年代到90年代中旬,功率晶體管發展已經非常成熟,各種OCL及OTL電路均使用于發生器,原理圖如下:

     

        信號發生器產生一個特定頻率的正弦波,經前置放大器進行信號放大,推動功率放大器進行功率放大,再經阻抗變換,提供給換能器,其中VCC、VEE是通過變壓、整流、濾波后的直流電源。

         同時,模擬功率放大器有一下幾個缺點:

        (1)功耗較大。由于OTL、OCL電路理論效率只有78%左右,實際效率更低,功耗大,導致功率管發熱嚴重。需要較大的散熱功率,功率管的發熱導致工作不太穩定。

         (2)體積大、重量重。由于功率管輸出的功率受到限制,要輸出較大的功率需要更多的功率管,況且發生器所需要的直流電源是通過變壓器降壓、整流,濾波后得到的,大功率的變壓器比較重,效率也比較底。

          (3)不易使用現代的微處理器來處理,由于該電路呈現一個比較典型的模擬線路特征,用數字處理比較復雜,涉及到A/D(模擬轉數字)和D/A(數字轉模擬),成本比較高,可靠性底。

    第三:晶體管開關性放大器

         隨著電力電子器件的發展,特別是VDMOS管(垂直溝道MOS管,也可稱功率場效應管)和IGBT(隔離柵雙極晶體管)的發展和成熟,使得采用開關式發生器成為可能,實際上開關型發生器的發展是開關電源的成果之一,接下來著重討論晶體管開關型發生器。

     

       開關型發生器的原理是通過調節開關管的占空比(或導道與截止時間)來控制輸出的功率。由于晶體管在截止和飽和導通時的功耗很小,因此這種開關型發生器的特點是:

        (1)功耗底、效率高:開關管在開關瞬時的功耗較大,但時間很短,在截止或導道時的功耗很小,時間較長,因此總的功耗較小,而且基本恒定,效率可以達到90%以上。

         (2)體積小,重量輕:由于效率高,功耗底,使得散熱要求較低,而且各個開關管可以推動的功率較大,加上直流電源直接變換使用,不需電源變壓器降壓,因此它的體積較小,重量輕,單位功率所占的體積和重量值較小。

           (3)可靠性好,與微處理器等配合較容易:電子器件在工作時的溫升較低,工作就可靠,加上全數字(開關)輸出,可用微處理器直接控制。

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