超声波液位计研发的探讨  十五

设计时主要考虑的问题: (1) 共振阻抗; (2) 最大峰-峰电压Vpp; (3) 共振频率。对发射来说, 为了要使机械的转换效益最大,换能器必须工作在它的共振频率. 对接收而言,为了使机械到电的转换效率最大, 最佳的工作点取在反共振频率处. 在换能器系统中, 发射部分的共振频率要与接收部分反共振频率相匹配。

由于超声波传感器的最大驱动电压(2%占空比脉冲)为1500 Vpp，为了满足超声波传感器的最佳发射要求，所以本课题设计的超声波发射电路主要是由一个含有大功率MOS 管IRF540 的放大电路、变压器和一个推挽电路构成。电路图如图2.4 所示。

IRF540 是N 沟道增强型MOS 场效应管，它是一种电压控制元件，驱动电路设计比较简单，其工作频率可以达100KHz 以上。它具有应用方便的“常闭”特性（即驱动信号为零时，输出电流等于零）；并且具备较大的安全工作区、良好的散热稳定性和非常快的开关速度等特点。一般来说，场效应管，特别

是其中的MOS 管，由于其结构对称，制造工艺简单，已成为大功率开关的主要器件。发射电路应用IRF540场效应管的开关特性，实现了以单片机发射的3.3Vpp 脉冲频率来控制直流电压产生大约40Vpp 的脉冲信号。上图中R27 是驱动电阻，要尽量靠近MOS 管的G 极，可以消除寄生振荡，因为MOS 管输入阻抗很高，驱动阻抗必须很低，防止电路发生正反馈自激振荡。R28 电阻的作用是加速MOS 管的关断；R29 为大功率碳膜电阻，主要是在电路异常时，保护IRF540 场效应管和变压器T1 不被烧毁。

超声波液位计