Entendiendo un circuito controlador ultrasónico piezoeléctrico

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[Descargo de responsabilidad: estoy bien con la electrónica digital, pero un tanto noob con cosas analógicas. Dado que este circuito es a) bastante simple yb) aún cubre ambas áreas, esperaba que alguien aquí me ayudara a aclarar algunas cosas].

Me encontré con este circuito para conducir un transductor ultrasónico:

originalmentede enlace . También se menciona un circuito similar en enlace .

Esto se ajusta perfectamente a mi escenario de aplicación, pero tengo un par de preguntas:

  1. ¿Por qué no hay un diodo entre el circuito LC y el riel de suministro? ¿No colocaría la bobina también algunos picos de voltaje bastante desagradables en el riel de suministro?

  2. Por lo que tengo entendido, podría usar un MOSFET en lugar del BJT (siempre que pueda lidiar con los picos de voltaje de la bobina), ¿es correcto? En ese caso, también puedo deshacerme de R1, ¿correcto?

  3. La frecuencia objetivo en mi aplicación está en el rango de 19 a 21 kHz (ligeramente variable, el PWM se ajustará en consecuencia). ¿Debo intentar sintonizar el circuito LC a la frecuencia central de 20 kHz, o es una pérdida de esfuerzo?

pregunta Florian Echtler

1 respuesta

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  1. ¿Por qué no hay un diodo entre el circuito LC y el riel de suministro? ¿No colocaría la bobina también algunos picos de voltaje bastante desagradables en el riel de suministro?
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  • Debido a que el dispositivo piezoeléctrico es un condensador (no lineal) desde el punto de vista eléctrico, por lo tanto, evita que \ $ V_ \ mathrm {CE} \ $ of \ $ T_1 \ $ suba hacia el infinito. Precisamente, durante \ $ T_1 \ $ la fase de apagado, el voltaje \ $ V_ \ mathrm {L_1} \ $ tiende a aumentar ya que el inductor tiende a mantener su energía magnética almacenada al mantener un flujo de corriente \ $ I_ \ mathrm {L_1 } \ $ a través de su terminal: sin embargo, dado que \ $ L_1 \ $ está conectado en paralelo a \ $ LS_1 \ $, el dispositivo piezoeléctrico hunde la siguiente corriente $$ I_ {LS_1} = \ frac {\ mathrm {d} (C_ \ mathrm {LS_1} V_ \ mathrm {LS_1})} {\ mathrm {d} t} = \ frac {\ mathrm {d} (C_ \ mathrm { LS_1} V_ \ mathrm {L_1})} {\ mathrm {d} t} $$ La corriente hundida limita el aumento del voltaje del Colector-Emisor \ $ V_ \ mathrm {CE} \ $ of \ $ T_1 \ $.
  
  1. Por lo que tengo entendido, podría usar un MOSFET en lugar del BJT (siempre que también pueda lidiar con los picos de voltaje de la bobina), ¿es correcto? En ese caso, también puedo deshacerme de R1, ¿correcto?
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  • Sí, puede usar un MOSFET (nivel lógico) , es decir, un dispositivo MOSFET que esté completamente activado en \ $ V_ \ mathrm {GS} = + 5 \ mathrm {V} \ $. Sin embargo, no elimine completamente \ $ R_1 \ $ : puede reducirse a 1/20 del valor real, dependiendo de la capacidad de conducción actual de su etapa de control de puerta, pero debe estar presente en orden para limitar la corriente de entrada de la puerta MOSFET.
  
  1. La frecuencia objetivo en mi aplicación está en el rango de 19 a 21 kHz (ligeramente variable, el PWM se ajustará en consecuencia). ¿Debo intentar sintonizar el circuito LC a la frecuencia central de 20 kHz, o es una pérdida de esfuerzo?
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  • La sintonización del circuito reduce la corriente de colector de \ $ T_1 \ $ : por lo tanto, depende de usted elegir buscar la frecuencia de resonancia de la carga BJT o no. Si la disipación de energía no es crítica, puede evitar la complicación de un circuito de autoajuste (esto no es posible si está conduciendo un actuador piezoeléctrico): recuerde que dicho circuito debe incluir una resistencia de derivación de medición de corriente de precisión y la (s) pista (s) para medir el voltaje a través de él por el microcontrolador.
respondido por el Daniele Tampieri

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