一种超声波电源电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超声波电源电路，包括功率变换模块、驱动控制与显示模块以及采样与保护模块；采样与保护模块对超声波换能器的电压和电流实时进行采样；驱动控制与显示模块对采样信号进行处理得到超声波换能器实时的输出功率以及振动频率，并发送到功率变换模块；功率变换模块对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；功率变换模块对接收到的振动频率实时进行补偿与修正，使超声波换能器保持工作在谐振状态。本实用新型专利技术对超声波电源输出电压进行控制，将超声波换能器输出功率调整为恒定状态；对其振动频率实时进行补偿与修正，使其保持工作在谐振状态，保证了超声波加工或者焊接的可靠性及稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波电源电路
本技术涉及超声波电源
，具体涉及一种超声波电源电路。
技术介绍
超声波电源又称超声波驱动电源或超声波发生器，它是一种用以产生并向超声波换能器提供超声频电能的装置。由于超声波具有很好的方向性，穿透能力强，易于获得较集中的声能，因此，在加工、焊接和清洗等领域应用较广泛。当前的超声波电源普遍存在着输出功率不可调、输出功率受限以及频宽受限等情况，而且当负载发生变化的时候不能恒定输出功率，这对超声波换能器的工作性能大打折扣，特别是在超声波加工或者焊接的时候，对功率恒定的要求非常高，直接影响到加工或焊接的效果。而且，对超声波换能器的振动频率也不能实时跟踪和反馈，使超声波换能器不能一直工作在谐振状态，导致其功率损耗严重。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是现有的超声波电源的输出功率不可调、输出功率受限以及频宽受限，影响超声波换能器的工作性能，而且无法实时跟踪和反馈超声波换能器的振动频率，导致超声波换能器不能一直工作在谐振状态，功率损耗严重。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是提供一种超声波电源电路，包括功率变换模块、驱动控制与显示模块以及采样与保护模块；所述采样与保护模块对超声波换能器的电压和电流实时进行采样并发送到所述驱动控制与显示模块；所述驱动控制与显示模块对接收到的采样信号进行处理得到超声波换能器实时的输出功率以及振动频率，并发送到所述功率变换模块；所述功率变换模块根据接收到的超声波换能器的输出功率，对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；所述功率变换模块对接收到的超声波换能器的振动频率，实时进行补偿与修正，使超声波换能器保持工作在谐振状态。优选地，所述功率变换模块包括单相全桥可控整流单元、滤波器、IGBT高频全桥逆变单元以及网络匹配单元，经过单相全桥可控整流单元的直流通过滤波器滤波得到稳定的直流，IGBT高频全桥逆变单元对稳定的直流进行处理得到所需要的超声频率的方波，再通过网络匹配单元与超声波换能器进行匹配，以满足超声波电源与超声波换能器之间的功率及谐振匹配。优选地，所述功率变换模块还包括保护电路RCD以及设置在网络匹配单元与超声波换能器之间的波形变换单元，所述保护电路RCD对IGBT高频全桥逆变单元进行保护；所述波形变换单元将方波变换成弦波。优选地，所述驱动控制与显示模块包括隔离型DAC、IGBT驱动放大单元和DSP控制器；所述DSP控制器发出的不同电平控制信号经过隔离型DAC输出稳压，用来控制所述单相全桥可控整流单元的输出电压大小；所述DSP控制器发出的PWM波经过IGBT驱动放大单元放大后，用来控制所述IGBT高频全桥逆变单元的IGBT开通与关断；其中，所述DSP控制器发出的PWM波的频率通过采样与保护模块采样处理后计算得到。优选地，所述驱动控制与显示模块还包括PC通讯单元、人机交互单元和报警指示灯，所述DSP控制器通过PC通讯单元实现与PC的通讯；通过人机交互单元实现人机交互的功能；当电路故障时，点亮报警指示灯向操作人员发送报警信号。优选地，所述采样与保护模块包括高频电压或电流采样跟踪单元和真有效值转换器，高频电压或电流采样跟踪单元对超声波换能器的电压和电流实时进行采样，并将采样信号发送到真有效值转换器进行转换，将获取到的超声波换能器的输出功率大小输入到DSP控制器。优选地，所述采样与保护模块还包括电路保护单元和鉴相器，所述电路保护单元根据真有效值转换器的转换结果判断电路是否正常工作并进行相应保护；鉴相器对采样信号进行分析处理，判断超声波换能器的电压与电流是否同相位，并将结果反馈给DSP控制器以控制PWM波的发送。优选地，还包括为所述驱动控制与显示模块以及采样与保护模块供电的辅助电源模块，所述辅助电源模块包括整流滤波单元和反激式变压器，所述整流滤波单元对市电进行整流滤波后发送到所述反激式变压器；所述反激式变压器采用多路输出，为所述隔离型DAC、DSP控制器、IGBT驱动放大单元、人机交互单元、真有效值转换器、鉴相器以及高频电压或电流采样跟踪单元进行供电。本技术提供的超声波电源电路通过采样得到的超声波换能器的电压与电流，对采样信号进行处理得到超声波换能器实时的输出功率以及振动频率，对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；对接收到的超声波换能器的振动频率，实时进行补偿与修正，使超声波换能器保持工作在谐振状态，从而保证了超声波加工或者焊接的可靠性及稳定性。附图说明图1为本技术中超声波电源电路的框架结构示意图；图2为本技术中IGBT全桥逆变电路原理图；图3为本技术中IGBT驱动放大电路原理图；图4为本技术中鉴相器电路原理图。具体实施方式为了解决现有的超声波电源的输出功率不可调、输出功率受限以及频宽受限，无法实时跟踪和反馈超声波换能器的振动频率，导致超声波换能器不能一直工作在谐振状态，使其功率损耗严重的问题。本技术实施例提出了一种超声波电源电路，能够根据需要调整超声波电源的输出功率，并且在工作过程中还可以满足功率恒定，使得超声波电源的输出功率恒定，振幅稳定，并且能够对超声波换能器的输出功率以及振动频率进行实时跟踪和反馈，对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；对接收到的超声波换能器的振动频率，实时进行补偿与修正，保证超声波换能器保持工作在谐振状态，从而提高超声波电源的工作性能，实现输出功率可调、恒功率和振幅稳定，具有高效、高稳定性等优点。下面结合说明书附图和具体实施方式对本技术做出详细的说明。本技术实施例提供了一种超声波电源电路，如图1所示，包括功率变换模块1、驱动控制与显示模块2以及采样与保护模块4，所述采样与保护模块4对超声波换能器的电压和电流实时进行采样并发送到所述驱动控制与显示模块2；所述驱动控制与显示模块2对接收到的采样信号进行处理得到超声波换能器实时的输出功率以及振动频率，并发送到所述功率变换模块1；所述功率变换模块1根据接收到的超声波换能器的输出功率，对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；所述功率变换模块1对接收到的超声波换能器的振动频率，实时进行补偿与修正，使超声波换能器保持工作在谐振状态。功率变换模块1包括单相全桥可控整流单元10、滤波器11、IGBT高频全桥逆变单元12、保护电路RCD13、网络匹配单元14以及波形变换单元15，经过单相全桥可控整流单元10的直流通过滤波器11滤波得到稳定的直流，IGBT高频全桥逆变单元12对稳定的直流进行处理得到所需要的超声频率的方波，再通过网络匹配单元14与超声波换能器进行匹配，以满足超声波电源与超声波换能器之间的功率及谐振匹配。功率变换模块1还包括保护电路RCD13以及设置在网络匹配单元14与超声波换能器之间的波形变换单元15，所述保护电路RCD13对IGBT高频全桥逆变单元12进行保护；所述波形变换单元15将方波变换成弦波，以减少电压在交变过程中对超声波换能器振动稳定性的影响。驱动控制与显示模块2包括隔离型DAC20、IGBT驱动放大单元21、DSP控制器22、PC通讯单元23、人机交互单元24和报警指示灯2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声波电源电路，其特征在于，包括功率变换模块、驱动控制与显示模块以及采样与保护模块；所述采样与保护模块对超声波换能器的电压和电流实时进行采样并发送到所述驱动控制与显示模块；所述驱动控制与显示模块对接收到的采样信号进行处理得到超声波换能器实时的输出功率以及振动频率，并发送到所述功率变换模块；所述功率变换模块根据接收到的超声波换能器的输出功率，对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；所述功率变换模块对接收到的超声波换能器的振动频率，实时进行补偿与修正，使超声波换能器保持工作在谐振状态。

【技术特征摘要】
1.一种超声波电源电路，其特征在于，包括功率变换模块、驱动控制与显示模块以及采样与保护模块；所述采样与保护模块对超声波换能器的电压和电流实时进行采样并发送到所述驱动控制与显示模块；所述驱动控制与显示模块对接收到的采样信号进行处理得到超声波换能器实时的输出功率以及振动频率，并发送到所述功率变换模块；所述功率变换模块根据接收到的超声波换能器的输出功率，对超声波电源的输出电压实时进行控制，将超声波换能器的输出功率调整为恒定状态；所述功率变换模块对接收到的超声波换能器的振动频率，实时进行补偿与修正，使超声波换能器保持工作在谐振状态。2.如权利要求1所述的超声波电源电路，其特征在于，所述功率变换模块包括单相全桥可控整流单元、滤波器、IGBT高频全桥逆变单元以及网络匹配单元，经过单相全桥可控整流单元的直流通过滤波器滤波得到稳定的直流，IGBT高频全桥逆变单元对稳定的直流进行处理得到所需要的超声频率的方波，再通过网络匹配单元与超声波换能器进行匹配，以满足超声波电源与超声波换能器之间的功率及谐振匹配。3.如权利要求2所述的超声波电源电路，其特征在于，所述功率变换模块还包括保护电路RCD以及设置在网络匹配单元与超声波换能器之间的波形变换单元，所述保护电路RCD对IGBT高频全桥逆变单元进行保护；所述波形变换单元将方波变换成弦波。4.如权利要求2所述的超声波电源电路，其特征在于，所述驱动控制与显示模块包括隔离型DAC、IGBT驱动放大单元和DSP控制器；所述DSP控制器发出的不同电平控制信号经过隔离型DAC输出稳压，用来控制所述单相全桥可控整流单元的输出电压大小；所述DSP控制器发出的PW...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱鑫，汤秀清，韩守磊，闫晓华，齐思尧，
申请(专利权)人：广州市昊志机电股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44