[发明专利]宽频段数字集成化超声波通用电源模块

说明书

技术领域：

本发明涉及一种超声波电源，尤其是一种能够通过调整电源模块内部电路参数的预置和与外部连接的接口电路达到兼顾匹配不同频率(15KHz～60KHz)、不同种类压电式换能器的数字集成化超声波通用型电源模块。

背景技术：

当今世界，人们的生产、生活中越来越离不开超声波的应用。从老百姓日常生活中常用到的家用加湿器(超声波雾化)、家用洗碗机、洗衣机(超声波清洗)，到工业上用到的超声焊接、超声钻孔、超声抛光、超声车削、超声压光等等，再到医疗器械上用到的超声碎石、超声手术刀、超声溶栓等等，五花八门、各式各样。超声波的应用几乎到了无处不在的地步。

自上个世现50年代，超声波技术才逐步成熟，开始在人们的日常生产、生活中得到实际应用。以此同时，伴随着电子科学、材料科学的飞速发展，超声波发生器也经历了从电子管电路发展到晶体管电路再到模拟集成电路直到现在的数字集成电路形式这样一系列电路形式的发展、演变过程。现如今除了电子管电路形式的超声波电源几乎被淘汰，其他不同电路形式的超声波电源还都在使用。总之，超声波电源系统更加完善、性能更加稳定。

理想的的超声波电源应该具备频率自动跟踪能力、电路谐波失真小、电源转换效率高、适应范围广、性能稳定、可靠等特性。Hi-Fi音响功放集成电路因其独特的高保真度，高稳定性，系统的总谐波失真只有万分之几的特性，更是制做超声波电源的理想电路。大家都知道，所谓音频范围是指20Hz～20KHz频率区间段。我们通常加工用到的超声波频率范围而是在20KHz～50KHz频率区间段，高于音频范围。但这不要紧，因为性能优异的高保真音响功放集成电路截止频率都高达50KHz以上，完全涵盖了功率超声应用所涉及的频率范围。而且音响集成电路内部本身就内置了自动增益控制电路(AGC)、自动频率控制电路(AFC)、负载过载保护电路、短路保护电路、温度过热保护电路等等。用它制作超声波电源，可以起到事半功倍的作用。

本人从上世纪1990年开始，在北京市电加工研究所工作期间，着手研究将高保真模拟音响集成电路技术引用到超声波电源中获得成功。先后开发出了BDC-50型、BDDC-150型、BDDC-300型等系列超声波整形抛光机和BDCX系列超声波立式清洗机，用于金刚石拉丝模具的整形、抛光。取代了老式的超声波加工设备，开创了第四代制造拉丝模具设备(注：第一代为古老的机械研磨方式的抛光机；第二代为电子管式超声波电源+磁致伸缩式超声换能器的超声抛光机；第三代为半导体分立元件式超声波电源+压电式换能器的超声抛光机；第四代为模拟集成电路超声波电源+压电式换能器的超声抛光机)和加工技术的新时代。其中BDC-50型超声波加工机攻克了超声波柔性抛光技术的难题。打破了当时所谓的压电式超声波机不能加工天然金刚石和人造单晶金刚石拉丝模具的传统束缚。要知道在1990年以前加工天然金刚石和人造单晶金刚石拉丝模具这类易碎、易裂材料，大家公认的方法只能用磁致伸缩式换能器的超声波修模机(第二代抛光机)，或者干脆采用古老的机械研磨的方式(第一代抛光机)来完成的。采用第四代制造金刚石拉丝模具设备加工出的拉丝模具孔型得到了很大的改善，尺寸精度达到了亚微米级，表面粗糙度超过镜面水平。1995年获得了国家实用新型专利(专利号：ZL 93205879.5)。1997年《柔性超声抛光技术和设备的研制和应用》作为《大颗粒人造单晶金刚石特种加工技术》的重要组成部分之一获得北京市科学进步一等奖。2002年6月份《机械与金属》杂志发表了《第四代制造金刚石拉丝模具设备》这篇文章。直到今日，采用高保真模拟音响集成电路技术的超声波抛光机和清洗机还广泛应用在电线、电缆行业以及不锈钢丝、电焊条等行业拉丝模具的制造和维修。取得了很好的经济效益。