超聲波液位計研發的探討  十五

設計時主要考慮的問題: (1) 共振阻抗; (2) 最大峰-峰電壓Vpp; (3) 共振頻率。對發射來說, 為了要使機械的轉換效益最大,換能器必須工作在它的共振頻率. 對接收而言,為了使機械到電的轉換效率最大, 最佳的工作點取在反共振頻率處. 在換能器系統中, 發射部分的共振頻率要與接收部分反共振頻率相匹配。

由于超聲波傳感器的最大驅動電壓(2%占空比脈沖)為1500 Vpp，為了滿足超聲波傳感器的最佳發射要求，所以本課題設計的超聲波發射電路主要是由一個含有大功率MOS 管IRF540 的放大電路、變壓器和一個推挽電路構成。電路圖如圖2.4 所示。

IRF540 是N 溝道增強型MOS 場效應管，它是一種電壓控制元件，驅動電路設計比較簡單，其工作頻率可以達100KHz 以上。它具有應用方便的“常閉”特性（即驅動信號為零時，輸出電流等于零）；并且具備較大的安全工作區、良好的散熱穩定性和非常快的開關速度等特點。一般來說，場效應管，特別

是其中的MOS 管，由于其結構對稱，制造工藝簡單，已成為大功率開關的主要器件。發射電路應用IRF540場效應管的開關特性，實現了以單片機發射的3.3Vpp 脈沖頻率來控制直流電壓產生大約40Vpp 的脈沖信號。上圖中R27 是驅動電阻，要盡量靠近MOS 管的G 極，可以消除寄生振蕩，因為MOS 管輸入阻抗很高，驅動阻抗必須很低，防止電路發生正反饋自激振蕩。R28 電阻的作用是加速MOS 管的關斷；R29 為大功率碳膜電阻，主要是在電路異常時，保護IRF540 場效應管和變壓器T1 不被燒毀。

超聲波液位計