[發明專利]一種超聲驅動系統的消除二、三、四次低倍頻諧波的方法及驅動電路

在審

• 申請號: 202310584266.4
• 申請日: 2023-05-23
• 公開（公告）號: CN116581967A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 曹大為;余嘉
• 申請（專利權）人: 上海碩慧科技有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M7/5387;H02M1/12;H02M1/00
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 童素珠

1.一種超聲驅動系統的消除二、三、四次低倍頻諧波的方法，其特征在于，包括：

實時監測換能器的負載阻抗值，計算出當前時刻所述換能器需要的驅動電壓有效值；

基于所述驅動電壓有效值和固定電壓源的電壓值，計算得到滿足第一占空比和第二占空比的不同PWM信號；

利用所述不同PWM信號對所述固定電壓源進行調制，使得所述固定電壓源在功率變壓器的初級中產生不含低倍頻諧波分量的第一交流電壓；

將所述第一交流電壓傳入所述功率變壓器的初級，并在所述功率變壓器的次級中產生第二交流電壓，此變壓器可將第一交流電壓和第二交流電壓之間進行電氣隔離并按實際負載需要抬高或者降低電壓；

所述第二交流電壓傳入至低通濾波器中，輸出第三交流電壓。

2.根據權利要求1所述的一種超聲驅動系統的消除二、三、四次低倍頻諧波的方法，其特征在于，所述的基于所述驅動電壓有效值和固定電壓源的電壓值，計算得到滿足第一占空比和第二占空比的不同PWM信號，包括：

所述第一占空比和所述第二占空比的計算公式為：

其中，τ₁為第一占空比，τ₂為第二占空比，T為PWM信號周期，v_rms為所述換能器需要的驅動電壓有效值，v_dc為所述固定電壓源電壓。

3.根據權利要求2所述方法應用于一種驅動電路，其特征在于，包括依次連接的電壓源單元、調制電壓單元、變壓單元、濾波單元、換能單元，

所述電壓源單元包括固定電壓源，用于輸出穩定的供電電壓；

所述換能單元，用于實時監測換能器的負載阻抗值，計算出當前時刻所述換能器需要的驅動電壓有效值；

所述調制電壓單元，用于基于所述驅動電壓有效值和固定電壓源的電壓值，計算得到滿足第一占空比和第二占空比的不同PWM信號；

所述調制電壓單元，還用于利用所述不同PWM信號對所述固定電壓源進行調制，使得所述固定電壓源在功率變壓器的初級中產生不含低倍頻諧波分量的第一交流電壓；

所述變壓單元，用于將所述第一交流電壓傳入所述功率變壓器的初級，并在所述功率變壓器的次級中產生第二交流電壓，此變壓器可在第一交流電壓和第二交流電壓之間進行電氣隔離并按實際負載需要抬高或者降低電壓；

所述濾波單元，用于對所述第二交流電壓進行低通濾波，輸出第三交流電壓。

所述換能單元，還用于將所述第三交流電壓的電能轉換為實際的物理振動機械能。

4.根據權利要求3所述的一種驅動電路，其特征在于，所述調制電壓單元包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管；

所述第一MOS管、所述第三MOS管的漏極均接所述電壓源單元的正極端，所述第一MOS管的源極接所述第二MOS管的漏極，所述第三MOS管的源極接所述第四MOS管的漏極，所述第二MOS管、所述第四MOS管的源級接所述電壓源單元的負極端，所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管、所述第四MOS管分別接對應的不同PWM信號。

5.根據權利要求4所述的一種驅動電路，其特征在于，

所述變壓單元包括功率變壓器，所述功率變壓器包括初級線圈和次級線圈，所述初級線圈的第一端接所述第一MOS管的源極和所述第二MOS管的漏極的連接中間點，所述初級線圈的第二端接所述第三MOS管的源極和所述第四MOS管的漏極的連接中間點；

所述濾波單元包括第一電感和第一電容，用于濾除所述第二交流電壓的高倍頻諧波分量；所述第一電感的第一端接所述次級線圈的第一端，所述第一電感的第二端接所述第一電容的第一端和所述換能單元的第一端，所述第一電容的第二端接所述次級線圈的第二端和所述換能單元的第二端。