超聲波技術(shù)在焊接,清洗,剪切,醫(yī)療等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用.作為超聲波技術(shù)的核心之一,超聲波功率和頻率控制線路板的發(fā)展也隨著電力電子技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展發(fā)生著巨大改變.然而目前市面上的超聲波電源多為專用超聲波電源,一臺電源只能匹配固定的換能器,實(shí)現(xiàn)不了寬頻域內(nèi)的鎖相和頻率跟蹤.本文以頻率跟蹤和阻抗匹配為出發(fā)點(diǎn),設(shè)計了一種變頻式超聲波電源,通過頻率跟蹤的方式,實(shí)現(xiàn)寬頻域內(nèi)的阻抗匹配調(diào)節(jié),并在平臺上實(shí)現(xiàn)了原型系統(tǒng)的設(shè)計.

超聲波功率和頻率控制線路板研究內(nèi)容如下:(1)在分析超聲波換能器等效電路和阻抗特性的基礎(chǔ)上,確定阻抗匹配方法和頻率搜索依據(jù):采用頻率跟蹤法實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的動態(tài)調(diào)節(jié),并采用變步長策略實(shí)現(xiàn)快速,精確的頻率搜索.(2)將超聲波電源主電路劃分為多個子模塊進(jìn)行原理分析和硬件電路設(shè)計.降壓斬波電路實(shí)現(xiàn)輸出直流電壓幅值可調(diào),以達(dá)到功率自適應(yīng)的目的;逆變電路采用全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將直流電轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的交流信號;匹配網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)逆變電路輸出與換能器之間的匹配;反饋電路對換能器的電壓電流信號進(jìn)行處理后送入控制系統(tǒng),作為頻率搜索,跟蹤的處理依據(jù);另外還設(shè)計了逆變電路的開關(guān)管驅(qū)動電路,保證控制系統(tǒng)的輸出信號安全可靠的驅(qū)動逆變電路開關(guān)管.(3)根據(jù)設(shè)計指標(biāo)在平臺上進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計,包括頻率搜索,頻率跟蹤和功率自適。