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宽带大功率PWM型声呐发射机的设计与实现

作　者: 罗树涛
导　师: 黄益旺
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: D类功放 PWM脉宽调制死区控制 LC低通滤波
分类号: U666.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 23次
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内容摘要

D类功率放大器具有效率高、小体积、节能的特点，在现代化的便携式产品中得到广泛的应用。传统的宽带声纳发射机主要为A类或AB类功率放大器，这类放大器的主要缺点是静态功耗较高、电源利用效率低，难以实现大功率。为了满足现代水声工程中便携式水下通信设备小体积和高效率的要求,本论文设计了一种宽带、大功率、小体积的D类声呐信号发射机。本文以脉宽调制(PWM)的D类功率放大器结构为核心，通过理论分析设计了以分立元器件为基础的各个系统功能模块。具体论述了系统各模块的工作原理和设计要点，对功率放大器的各个模块包括输入信号的增益控制，信号调制检测、载波信号发生、PWM脉宽调制、死区控制、驱动电路、功率输出级电路等进行了设计与实现。其中载波信号发生和功率输出电路是本设计的重点部分，通过对不同方案的论证和实验，本文设计了具有良好性能的载波信号发生器。PWM信号控制全桥推挽式MOSFET管结构进行功率输出。整机系统通过LC低通滤波器和脉冲变压器进行匹配滤波。实验测得发射机信号在工作频率带宽200kHz的范围内可以稳定工作。实验证明此发射机可用于便携式水下通信设备中，体现了声呐发射机的高效率与小型化的发展趋势。为了完成发射机输出阻抗与换能器阻抗的匹配以及实现一定带宽的信号调谐，发射机输出须经LC低通滤波电路滤波后才能传输至换能器。实验证明，加LC低通滤波器后输出效果更好。整个系统满足设计的指标要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-12
  1.1 课题背景及意义  9
  1.2 国内外发展历程及研究动态  9-11
  1.3 本文研究内容  11-12
第2章 D 类功率放大器原理设计  12-28
  2.1 引言  12
  2.2 功率放大电路总体介绍  12-15
  2.3 PWM 调制分析  15-17
    2.3.1 PWM 控制原理  15-16
    2.3.2 PWM 调制方式  16-17
  2.4 系统设计  17-23
    2.4.1 载波信号发生器  18-22
    2.4.2 PWM 调制  22-23
  2.5 功率电路系统设计  23-27
    2.5.1 布局  24-25
    2.5.2 布线  25-26
    2.5.3 散热  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章硬件电路的实现与仿真  28-52
  3.1 载波发生器电路  28-30
  3.2 前置增益控制  30-32
  3.3 信号过调制检测  32-35
    3.3.1 过压检测电路  32-34
    3.3.2 延时电路  34-35
  3.4 PWM 调制输出  35-37
  3.5 死区时间控制  37-39
  3.6 功率 MOS 管放大电路  39-48
    3.6.1 MOS 管驱动电路  42-44
    3.6.2 脉冲功率放大电路  44-45
    3.6.3 脉冲变压器  45-48
  3.7 低通滤波电路  48-51
    3.7.1 LC 低通滤波器设计  48-51
  3.8 本章小结  51-52
第4章实验及结果分析  52-57
  4.1 载波信号测试  52-53
  4.2 发射机测试  53-56
  4.3 本章小结  56-57
结论  57-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
附录  63

宽带大功率PWM型声呐发射机的设计与实现

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