28848

طراحي و ساخت پالسر فراصوت براي كاربردهاي پالس-اكو

كارشناسي ارشد

مهندسي برق - مدارهاي مجتمع الكترونيك

1399

1402/04/27

جناب آقاي دكتر علي صدر

مهندسي برق

در اين پايان‌نامه، سامانه‌اي براي تحريك پراب‌هاي فراصوت به روش پالس-اكو و به منظور استفاده در زمينه‌هايي از جمله آزمون غيرمخرب، طراحي و ساخته شده است. اين سامانه براي توليد پالس و تحريك پراب، از ساختار Half-Bridge استفاده مي‌كند. برتري اساسي اين سامانه نسبت به ديگر سامانه‌هايي از اين نوع، توانايي توليد و تنظيم خودكار dead-time مورد نياز براي سيگنال‌هاي كنترلي ساختار Half-Bridge است. اين سامانه توانايي توليد پالسي با حداكثر دامنه 150 ولت و حداكثر جريان خروجي 200 آمپر را دارد. در صورت استفاده از بار 50 اهم و منبع تغذيه 150 ولتي، مي‌توان پالسي با زمان صعود 4 نانوثانيه و زمان نزول 5/3 نانوثانيه را توليد نمود. در تست عملي مدار با بار 8000 پيكوفاراد خازني و منبع تغذيه 30 ولتي، پالسي با زمان صعود 22 نانوثانيه و زمان نزول 15 نانوثانيه توليد گرديد. در اين تست دو سيگنال تحريك 5 ولتي متوالي بدون dead-time و به منظور تحريك گيت ماسفت‌هاي HS و LS ، به مدار داده شد و مدار طراحي شده، dead-time مورد نياز را به صورت خودكار توليد و ميان اين دو سيگنال اعمال نمود. در اين مدار، يك سيگنال كنترلي با منطق LVTTL و عرض بسيار كم به عنوان ورودي به مدار داده مي‌شود. سپس مدار براساس اين سيگنال ورودي و با تنظيم و اعمال dead-time مورد نياز، دو سيگنال كنترلي به منظور تحريك MOSFET‌هاي HS و LS ساختار Half-Bridge توليد مي‌كند و آن‌ها را به ترتيب روشن و خاموش مي‌كند تا پالس مورد نظر توليد شود. با توجه به هدف اصلي مدار براي توليد پالس با عرض و زمان صعود و نزول بسيار كم، از MOSFET‌هاي قدرت GaN شركت EPC به شماره EPC2034 استفاده شده است. دليل بالا بودن سرعت اين نوع MOSFET‌ها، كم بودن ظرفيت گيت و همچنين كوچك بودن مقاومت درين-سورس آن‌ها است. بار كل مورد نياز براي روشن شدن اين ماسفت 8/8 نانوكولن است. همچنين مقدار مقاومت درين-سورس آن در حالت روشن برابر 7 ميلي‌اهم است.

1402/07/18

Design and Implementation of Ultrasonic Pulser for Pulse-Echo Applications

7/17/2024 12:00:00 AM

In this dissertation, a system has been designed and implemented to trigger the pulse-echo technique's ultrasound probes and to be used in non-destructive testing applications. It utilizes a Half-Bridge structure to generate a pulse and trigger the ultrasound probe. The fundamental superiority of the proposed structure over the other structures of this type is the ability to automatically generate and adjust the required dead-time between the control signals of the High-Side and the Low-Side MOSFETs in the Half-Bridge structure. This system can produce pulses with amplitudes as high as 150V and output current up to 200A. A pulse with rise-time of 4 ns and fall-time of 3.5 ns and amplitude of 150V can be realized if a 50-ohm load is used. The system was tested under an 8000-pF capacitive load with a 30V power supply and produced a pulse with a rise-time of 22 ns and a fall-time of 15 ns. For the test, two 5V sequential signals were fed to the system to trigger the Gate of the HS and the LS MOSFETs. No dead-time was applied between the two signals manually but the implemented system generated and applied the necessary amount of dead-time automatically. The system generates two separate control signals for the High-Side and the Low-Side MOSFETs by receiving a low pulse-width LVTTL control signal on its input. Then a feedback circuit, adds the required amount of dead-time between these two control signals to ensure the safety of the MOSFETs. These two control signals are then fed into the MOSFETs gate drivers so the pulse could be generated. In order to fulfill the main goal of the implementation of the proposed system, the GaN MOSFETs of the EPC company have been used to take advantage of their phenomenal characteristics like having the highest switching speed and also being more resilient in high-power applications. The main reasons for having the highest switching speed are a small amount of gate charge and also a small drain-source resistance (RDS, ON). The total amount of the gate charge needed to turn the MOSFET on is 8.8 nC. Also, the Drain-Source resistance in the on state for this MOSFET is 7 mΩ.

پالسر فراصوت , پالس-اكو , نيم-پل , آزمون غيرمخرب , تنظيم خودكار زمان مرده

Ultrasonic Pulser , Pulse-Echo , Half-Bridge , Non-Destructive Testing , Automatic Dead-Time Control

Mohammad Mohammadi

Dr. Ali Sadr