[发明专利]一种超声波电源电路

说明书

本发明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。本发明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；对超声波换能器的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。

技术领域

本发明涉及超声波电源技术领域，具体涉及一种超声波电源电路。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。