[发明专利]一种基于BUCK电路的旋转超声加工驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转超声加工驱动器，尤其涉及一种基于BUCK电路的旋转超声加工驱动器。

背景技术

现有技术中常用的超声加工驱动器有:1)基于自激震荡电路和功放电路的超声加工驱动器；2)基于单片机和全桥逆变(半桥逆变)的超声加工驱动器；3)基于单片机和可调硅电路和全桥逆变(半桥逆变)的超声加工驱动器。

其存在的问题及缺陷是：1)采用自激式震荡电路，它没有信号源，需要电路中满足相位和幅值要求才能自激震荡，在加工过程中超声加工换能器的频率追踪存在严重缺陷；2)采用单片机作为信号发生源，并加上全桥逆变或者半桥逆变电路的超声驱动器，存在的问题是不能调节超声驱动器的输出功率，造成加工的工艺不满足实际加工的要求；3)采用可控硅电路的超声驱动器，虽然可以达到调节驱动器输出功率的功能，由于它调节的范围和精度存在很大的误差，所以加工过程中存在很大的问题。

现有的单片机开发实验系统一般是通过专门的仿真器、编程器或者加载头再通过加载调试线将在PC机上编译完成的单片机二进制执行文件下载到开发板上的单片机芯片上并执行。如果是通过仿真器连接的话，还可以在线观察下载下去的单片机程序运行的情况并进行程序的调试。还有一些型号比较老的单片机(如51单片机)是采用将单片机芯片取下来放在专门的编程器中进行编程，编程完成后再将芯片插回到开发板上去执行。另外，也有些型号的单片机则是采用单片机内部的通用异步收发串行接口来加载程序到芯片内部的程序存储空间的。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于BUCK电路的旋转超声加工驱动器，实现加工过程中功率的调节，且调节功率具有快速性和精确性的优点。

本发明通过如下技术方案实现：

一种基于BUCK电路的旋转超声加工驱动器，包括单片机、电源电路、超声换能器、电压电流采样电路、锁相电路、高频变压器、非接触式电能传输装置、全桥逆变电路、BUCK直流斩波电路以及驱动电路；所述单片机通过IO口输出BUCK驱动信号和全桥逆变电路的驱动信号；所述BUCK驱动信号通过驱动电路后输入到所述BUCK直流斩波电路，驱动所述BUCK直流斩波电路输出信号到所述全桥逆变电路；所述全桥逆变电路的驱动信号通过DSS信号生产电路+驱动电路后输入到所述全桥逆变电路，驱动所述全桥逆变电路输出信号到所述高频变压器；所述高频变压器通过所述非接触式电能传输装置连接所述超声换能器；所述电压电流采样电路采集高频变压器输出信号的电压和电流，经过锁相电路后反馈到所述单片机；所述单片机通过反馈信号处理以实现所述BUCK直流斩波电路驱动信号占空比小范围的调节，通过改变所述BUCK直流斩波电路驱动信号的占空比，调节所述BUCK直流斩波电路的输出电压，实现加工过程中所述超生加工驱动器功率的调节。

进一步地，所述BUCK直流斩波电路的电感设计和电容设计。

进一步地，所述全桥逆变电路包括4个RCD缓冲电路，并联在全桥逆变电路的四个桥臂，所述RCD缓冲电路由电阻和二极管并联后再串联一个电容构成。

进一步地，所述单片机采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32微处理器。所述电压电流采样电路使用数字芯片AD8436，所述锁相电路使用数字芯片74HC74D。所述驱动电路采用隔离型芯片IR2110。

进一步地，所述电源电路包括220V/9V工频变压器、整流滤波、电路电源芯片L7805C和ASM1117，市电通过所述220V/9V工频变压器获得的9V交流电，然后通过整流滤波电路获得12V直流电，然后通过L7805C和ASM1117分别获得数字芯片所需的3.3V和5V电压。

进一步地，其特征在于：所述旋转超声加工驱动器还包括基于MAX3232SE的串口通信接口电路，通过操作触摸屏以实现上位机与下位机的通信，直接操作下位机完成搜频、锁频功能。

进一步地，所述高频变压器实现全桥逆变电路和超声换能器之间的阻抗匹配和能量的传输。

本发明的有益效果是：本发明提出的基于BUCK电路的旋转超声加工驱动器基于74HC74D的锁相电路，可以完成搜频和锁频的功能，可以使换能器工作在谐振频率点，从而使换能器工作在更高的效率，延长其使用寿命；BUCK直流斩波电路，具有体积小，效率高等特点，通过改变BUCK直流斩波电路驱动信号的占空比，调节BUCK变换器的输出电压，可以实现加工过程中功率的调节；单片机通过反馈信号处理可以实现BUCK变换器驱动信号占空比小范围的调节，从而相比市场上的驱动器而言，调节功率具有快速性和精确性的优点。

附图说明