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초음파발생회로의 고효율성과 안정성에 대한 연구
A Study of the High Efficiency and Stability in Ultrasonic Generation circuit 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.14 no.2, 2000년, pp.46 - 51  

이선희 (정회원, 서울산업대학교 매체공학과)

초록
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초음파의 안정한 발생은 주로 고주파의 에너지변환효율과 부하변화에도 안정된 출력을 얻을수 있는 요인에 의존한다, 본 논문에서는 고효율과 안정성을 갖는 초음파발생회로의 모델을 제시하고 설계하였다. 방법으로는 부하의 전압,전류의 위상차를 검출하여 발진주파수를 PLL에 의해 추종하게 하였고 출력단 전압과 전류흘 검출하는 방식으로 Multiplier를 사용해서 출력에 비례하는 신호를 얻어 사역폭을 조절해서 부하변화에도 출력이 안정되게 설계하고 회로의 해석결과를 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The generation of the intensive ultrasonic waves depend mainly on the energy conversion efficiency depending on high frequency oscillation of the generator and the control performance of stable output depending on load variation, respectively. In this dissertation, a new configuration of ultrasonic ...

AI 본문요약
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제안 방법

  • 3. 초음파출력을 제어하는 방식으로 인버터의 츨 력전압과 전류를 검출하여 PWM의 사역폭을 제어하는 방식을 실현하였다.
  • 4. 진돔자자체의 예리한 곰진특성을 검출하며 PLL 로 주파수추종을 하여 공진회로의 손실을 제거 하였고 조정이 간단하고 위에 4개의 기능을 가 능케한것은 아날로그형 파형변환회로에 의하.여 PLL, multiplier및 inve血r회로를 상호결합시켜 서 제안한 회로방식의 실현에 의해서 가능하게 되었다.
  • 출력소자로 서는 변환효율이 높은 고효율 언버터기술이 개발되 고 또한 고주파수, 고출력 고효율의 스위칭소자로서 Power MOS-FET가 개발되어 1MHz이상의 고주파 영역에서도 실용화되어 높은 변환효율을 기대할 수 있다. 또한 주파수동조 및 초음파출력의 조정은 PLL에 의한 주파수추종방시과 Multiplier회로에 의한 부하임피던스에 변화에 무관한 출력조정방식을 사용하여 부하특성이 변화해도 이를 추종하는 주파수추종 기능과 임피던스변화에 대해서도 높은 효율을 가질 수 있는 MOSFET인버터를 이용하여 수백kHz, 수백 W급의 초음파 발생회로를 실현하였다.
  • 신호를 부하에서 변성기 PT 및 CT로 검출하고 이들 을 PLL및 multiplier에 공급하며 출력부는 MOSFET 를 전파브리지로 구성하여 수십蛙五-수백k 田의 초 음파변환기를 구동시키고 또 사역폭을 변화시켜 출 력을 제어하는 방식을 위하여 SPWM형식의 정전압 형인버터로 직접 변환기를 구동시키는 방식을 사용 하였다. 또한 주파수추종방식은 초음파부하가 공친계 이므로 공진점에서 위상차가 영이 되는것을 이용하 여 부하의 전압, 전류의 ■뮈상차를 검출하여 변환기의 고유주파수에 발진주파수가 추종하도록한 방식이다 출력조절방식은 주파수동조가 되는 상태에서도 임피 던스의 변화는 출력변동의 요인이 되므로 부하 임피 던스의 변화에 관계없이 초음파발진이 요구되므로 출력조정방식으로 출력단(부하의 입력단)전압과 전류 의 적을 검출하는 방식으로 multiplier를 사용해서 출 력전력에 비례하는 신호를 얻어 사역폭을 조절하는 방식을 취하였다. 파형변환회로는 수백幽아상의 고 주파를 사용하.
  • 신호를 부하에서 변성기 PT 및 CT로 검출하고 이들 을 PLL및 multiplier에 공급하며 출력부는 MOSFET 를 전파브리지로 구성하여 수십蛙五-수백k 田의 초 음파변환기를 구동시키고 또 사역폭을 변화시켜 출 력을 제어하는 방식을 위하여 SPWM형식의 정전압 형인버터로 직접 변환기를 구동시키는 방식을 사용 하였다. 또한 주파수추종방식은 초음파부하가 공친계 이므로 공진점에서 위상차가 영이 되는것을 이용하 여 부하의 전압, 전류의 ■뮈상차를 검출하여 변환기의 고유주파수에 발진주파수가 추종하도록한 방식이다 출력조절방식은 주파수동조가 되는 상태에서도 임피 던스의 변화는 출력변동의 요인이 되므로 부하 임피 던스의 변화에 관계없이 초음파발진이 요구되므로 출력조정방식으로 출력단(부하의 입력단)전압과 전류 의 적을 검출하는 방식으로 multiplier를 사용해서 출 력전력에 비례하는 신호를 얻어 사역폭을 조절하는 방식을 취하였다.
  • 주파수는 50아kHz]를 중심으로 가 변할 수 있도록 설계하였고 주파수동조를 위하여 초 음파부하회로에서 전압, 건류를 검출하여 FCL의 위상 검출단자에 입력시켜 부하의 공진주파수에 추종되도 록 하였다. 전류검출용 CT는 토로이탈 코야에 코일 을 1차에는 1회 권선하고 2차에는 50회 권선하여 검 출하였고 드라이브회로는 파형 변환회로를 포함한다. 파형변환회로는 PLL의 출력을 미분회로를 거처서 미 분회로의 시정수r에 따라 사역폭을 조절할 수 있는 복극성의 미분파형을 만들고 S.
  • 제시된 설계값에 의해서 설계한 회로의 실험및 검 토는 다음과 같다. 주파수는 50아kHz]를 중심으로 가 변할 수 있도록 설계하였고 주파수동조를 위하여 초 음파부하회로에서 전압, 건류를 검출하여 FCL의 위상 검출단자에 입력시켜 부하의 공진주파수에 추종되도 록 하였다. 전류검출용 CT는 토로이탈 코야에 코일 을 1차에는 1회 권선하고 2차에는 50회 권선하여 검 출하였고 드라이브회로는 파형 변환회로를 포함한다.
  • 회로의 규격은 출력을 500[kHz], 300[W]로 변환기 를 티탄산바륨세라믹형⑸>100-500)(電的囹으로 인 버터형식은 전압형 MOSFET(IRF350)브리지형으로 하였다. 주파수동조는 由에 의한 주파수추종방식으 로 출력제어는 MultipHer에 출력검출한 신호를 인가 하여 사역폭을 제어하는 방싀으로 하였고 입력은 직 류전뭔 10Q[V]로 하였으며 설계의 고유한 부분에 대 하여 간략히 기술하면 다음과 같다[3][4][5]
  • 전류검출용 CT는 토로이탈 코야에 코일 을 1차에는 1회 권선하고 2차에는 50회 권선하여 검 출하였고 드라이브회로는 파형 변환회로를 포함한다. 파형변환회로는 PLL의 출력을 미분회로를 거처서 미 분회로의 시정수r에 따라 사역폭을 조절할 수 있는 복극성의 미분파형을 만들고 S.D를 거쳐 복극성파형 에서 사역폭을 만들기위해 클리핑시키고 연산증폭가 로 40[d티이상을 증폭시켜 사역폭을 갖는 복 극성의 구형파를 만들었다. 미분회로와 연산증폭기의 출력 (上)및 출력(下)파형은 사진1과 같다
  • 회로의 규격은 출력을 500[kHz], 300[W]로 변환기 를 티탄산바륨세라믹형⑸>100-500)(電的囹으로 인 버터형식은 전압형 MOSFET(IRF350)브리지형으로 하였다. 주파수동조는 由에 의한 주파수추종방식으 로 출력제어는 MultipHer에 출력검출한 신호를 인가 하여 사역폭을 제어하는 방싀으로 하였고 입력은 직 류전뭔 10Q[V]로 하였으며 설계의 고유한 부분에 대 하여 간략히 기술하면 다음과 같다[3][4][5]

대상 데이터

  • 또한 주파수추종방식은 초음파부하가 공친계 이므로 공진점에서 위상차가 영이 되는것을 이용하 여 부하의 전압, 전류의 ■뮈상차를 검출하여 변환기의 고유주파수에 발진주파수가 추종하도록한 방식이다 출력조절방식은 주파수동조가 되는 상태에서도 임피 던스의 변화는 출력변동의 요인이 되므로 부하 임피 던스의 변화에 관계없이 초음파발진이 요구되므로 출력조정방식으로 출력단(부하의 입력단)전압과 전류 의 적을 검출하는 방식으로 multiplier를 사용해서 출 력전력에 비례하는 신호를 얻어 사역폭을 조절하는 방식을 취하였다. 파형변환회로는 수백幽아상의 고 주파를 사용하.므로 인버터는 소자의 시간특성의 제 한때문에 SPWM인버터의 형식을 취하고 입력파의 크기에 의해 출력파인 복극성파의 사역을 조절하여 인버터의 출릭을 조절하는 항식으로 TOO의 출력전 압은 SPWM인버터의 입력파형은 사역을 갖는 복극 성파가 필요하며 이것읆 부하변동으로 인한 공진주 파수추종에 중요하다.
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