3.2 BUCK变换电路

用于调压的降压BUCK变换器电路如图4，它与直流变换器想必，为了降低输出纹波，在输出端接电感、电容滤波电路，为续流二极管。其输出电压平均值，总是小于输入电压。通过电感中的电流是否连续，取决于开关频率、滤波电感和电容的数值。

当电路工作频率较高，若电感和电容量足够大并未理想元件，电路进入稳态后，可以认为输出电压为常数。当晶体管导通时，电感中电流呈线性上升，因此

式中ton为晶体管导通时间。当晶体管截至时，电感中电流不能

突变，电感上感应电动势使二极管导通，这时

式中，toff为晶体管截至时间。在稳态时，Vi=Vion=Vioff。因为电感滤波保持了直流分量，消除了谐波分量。输出电流平均值为

在电路中，主开关光和续流二极管的选择尤为重要。根据实际情况，选用IRF460LC型的作为电路的主开关管，采用HER106作续流二极管。

3.3 逆变主电路设计

功率开关管Q1-Q4以及续流二极管D1-D4组成。若采用两电平调制方法，且所需电流方向与图5方向一致，在线圈电流小鱼参考电流时，Q1、Q4导通，线圈电流上升；当线圈电流大于参考电流时，D2、D3导通，线圈电流减少。这样就可以通过Q1、D2、D3、Q4的导通和关断，使线圈中的电流达到给定值。若采用三电平调制方法，全桥电路有很多种驱动方案，但是也都可以归结于三种状态（以所需电流方向与图示i方向相同为例）充电状态Q1、Q4导通，电流增加；徐柳状态D2、Q4导通，电流缓慢减小；图5全桥电路放点状态，D2、D3导通，电流迅速减小。

3.4 驱动电路设计与分析

基于IR2110的驱动电路（另外一个半桥硬件电路与之完全对称）图6所示。IR2110的HIN、SD和LIN的控制信号有主控芯片dsPIC30F6010A提供，这个款单片机I/O输出高电平为5V。高压侧的负偏压由C26，D24，R67产生，R67的平均电流应不小于1mA。低压侧由+15V，R65，C30，D22产生。两路负偏置约为-4.7V。 如图6半桥驱动电路

3.5 滤波电路设计

滤波器是开关放大器电路中的重要辅助部件。为了从SPWM开关信号中回复出所需要的正弦波信号，通常采用低通滤波器。由于所要输出的电压等级高，平率在18kHz以上，采用有源滤波会造成电路复杂，成本增大，而采用电路简单的无源滤波器就能够达到滤掉高次谐波的目的，所以本论文选择无源滤波器。软件设计上采用软开关技术，在高频下减小损耗，提高效率，以达到大功率正弦输出目的。使用异步调制方式，单极性混合HPWM控制方式，功率变换技术才有ZVS零电压软开关技术。 3.6 反馈电路设计

超声电源及时跟踪超声系统谐振频率至关重要，即超声电源应具备频率自动跟踪能力。本文设计的控制系统需要从下面两个方面入手：1、取样和信号调理电路。对电源输出电压取样采用的是电阻取样方式（图7电压取样电路图），电流取样采用的是霍尔元件ACS704取样方式（图8电流取样电路）。取样信号放大，转换为0-5V直流信号，供单片机A/D采样。

单片机主要完成测量值的A/D转换，一句控制算法，进行电源频率的数字量的计算。

4 控制软件设计

本文中整个控制软件主要实现的功能有：SPWM波控制输出、控制输出电压的PWM波、显示屏正常显示功能；键盘值输入确定、电流最大值的AD采样控制、电压值的AD采样控制、相位差值AD采样控制；开关量的输入有过热、过流及相位超前或滞后的判断。主要模块有：

1）SPWM控制生成模块主要对dsPIC6010A单片机的点击控制PWM的各寄存器的配置包括有：PWM时基控制寄存器配置、PWM时基周期寄存器配置、PWM占空比寄存器、PWM控制寄存器1配置、死区时间控制寄存器1配置、死区时间控制寄存器2。

2）频率自动跟踪软件模块包括两部分全程固有频率搜索模块和频率自动跟踪；电源启动后，在超声加工开始前，电源要对超声系统的固有频率进行确认。主程序调用全程固有频率搜索模块，在20kHz-35kHz（范围可调）搜寻系统具有最大电流点的固有频率，然后电源将它设定为工作频率，开始超声加工。为了快速完成这种大范围的额搜索，考虑到超声系统的多峰值性和通常的谐振电流大小，这里设定了一个电流门槛值Current。例如，通常