[發(fā)明專利]一種換能器驅(qū)動系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110034866.4
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112886850B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李喜峰;張選峰;安純堯;蘇含玉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: H02M7/5395
• 分類號: H02M7/5395;H02M7/5387
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 杜陽陽

1.一種換能器驅(qū)動方法，應(yīng)用于換能器驅(qū)動系統(tǒng)，所述換能器驅(qū)動系統(tǒng)與換能器連接；

所述換能器驅(qū)動系統(tǒng)包括信號發(fā)生模塊、隔離放大模塊、逆變模塊、阻抗匹配模塊、電容分壓模塊、第一電壓采樣模塊、第二電壓采樣模塊及電流采樣模塊；

所述信號發(fā)生模塊用于產(chǎn)生第一脈沖信號、第一控制信號及第二控制信號；

所述隔離放大模塊分別與所述信號發(fā)生模塊及所述逆變模塊連接，所述隔離放大模塊用于隔離所述信號發(fā)生模塊與所述逆變模塊，以及放大所述第一脈沖信號并發(fā)送至所述逆變模塊；

所述逆變模塊分別與所述電容分壓模塊及所述阻抗匹配模塊連接，所述逆變模塊在放大后的第一脈沖信號的驅(qū)動下，對直流電壓逆變得到第二脈沖信號，并將所述第二脈沖信號分別發(fā)送至所述阻抗匹配模塊及所述電容分壓模塊；所述第二脈沖信號的頻率及波形與所述第一脈沖信號的頻率及波形一致；

所述阻抗匹配模塊分別與所述信號發(fā)生模塊及所述換能器連接，所述阻抗匹配模塊在所述第一控制信號的控制下，對所述換能器進行阻抗匹配；

所述電容分壓模塊分別與所述信號發(fā)生模塊及所述換能器連接，所述電容分壓模塊在所述第二控制信號的控制以及所述第二脈沖信號的驅(qū)動下，改變所述換能器兩端的電壓；

所述第一電壓采樣模塊分別與所述電容分壓模塊及所述信號發(fā)生模塊連接，所述第一電壓采樣模塊用于采集所述電容分壓模塊的電壓，得到第一電壓信號并發(fā)送至所述信號發(fā)生模塊；

所述第二電壓采樣模塊分別與所述換能器及所述信號發(fā)生模塊連接，所述第二電壓采樣模塊用于采集所述換能器的電壓，得到第二電壓信號并發(fā)送至所述信號發(fā)生模塊；

所述電流采樣模塊分別與所述換能器及所述信號發(fā)生模塊連接，所述電流采樣模塊用于采集流經(jīng)所述換能器的電流，得到電流信號并發(fā)送至所述信號發(fā)生模塊；所述信號發(fā)生模塊還根據(jù)所述電流信號，調(diào)節(jié)所述第一控制信號，

其特征在于，所述換能器驅(qū)動方法包括：

通過第一電壓采樣模塊獲取電容分壓模塊兩端的第一電壓；

通過第二電壓采樣模塊獲取換能器兩端的第二電壓；

通過信號發(fā)生模塊根據(jù)所述第一電壓及所述第二電壓，得到所述換能器的靜態(tài)電容值；

通過所述信號發(fā)生模塊輸出脈沖信號，經(jīng)過隔離放大模塊、逆變模塊、阻抗匹配模塊，對所述換能器進行掃頻驅(qū)動，使所述換能器工作；

通過電流采樣模塊獲取所述換能器工作時流經(jīng)所述換能器的電流值，所述信號發(fā)生模塊根據(jù)所述換能器的電流值得到所述換能器的諧振頻率；

通過所述信號發(fā)生模塊根據(jù)所述諧振頻率及所述靜態(tài)電容值得出所述換能器的匹配電感值；

通過所述信號發(fā)生模塊根據(jù)所述匹配電感值調(diào)節(jié)所述阻抗匹配模塊，使換能器驅(qū)動系統(tǒng)與所述換能器的阻抗匹配；

通過電流采樣模塊對流經(jīng)所述換能器的電流進行采樣，所述信號發(fā)生模塊根據(jù)采樣電流值對所述換能器進行追頻驅(qū)動，使所述換能器工作在諧振狀態(tài)；

所述通過所述信號發(fā)生模塊根據(jù)所述第一電壓及所述第二電壓，得到所述換能器的靜態(tài)電容值具體包括：

所述信號發(fā)生模塊根據(jù)公式得到換能器的靜態(tài)電容值;

其中，表示靜態(tài)電容值，表示電容分壓模塊的電容值，表示第二電壓，表示第一電壓；

所述通過所述信號發(fā)生模塊根據(jù)所述諧振頻率及所述靜態(tài)電容值得出所述換能器的匹配電感值具體包括：

所述信號發(fā)生模塊根據(jù)公式得到換能器的匹配電感；

其中，L為匹配電感，為靜態(tài)電容值，為換能器的等效電阻，為諧振頻率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器驅(qū)動方法，其特征在于，所述逆變模塊包括電源模塊及全橋逆變模塊；

所述電源模塊與所述全橋逆變模塊連接，所述電源模塊用于為所述全橋逆變模塊提供直流電壓；

所述全橋逆變模塊分別與所述隔離放大模塊、所述阻抗匹配模塊及所述電容分壓模塊連接，所述全橋逆變模塊用于在放大后的第一脈沖信號的驅(qū)動下，對所述直流電壓逆變得到第二脈沖信號，并將第二脈沖信號分別發(fā)送至所述阻抗匹配模塊及所述電容分壓模塊；

所述第二脈沖信號的頻率及波形與所述第一脈沖信號的頻率及波形一致。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器驅(qū)動方法，其特征在于，所述隔離放大模塊采用光耦芯片隔離。