[实用新型]自动频率跟踪功率超声波发生器

说明书

本实用新型属于电子仪器类，特别是一种功率超声波发生器。

普通的功率超声波发生器一般均采用固定频率与超声波换能器进行谐振供给能量，通过匹配电感与换能器的等效电容发生谐振。这种仪器存在有如下两方面的不足，一是由于其匹配电感与换能器的等效电容谐振频率不能保证在换能器的固有机械振荡频率上。(即使调谐在机械振荡的频率上，又会因谐振回路的Q值很高，频带很窄而跑掉)，一是在功率超声波振动加工系统中，由于机械负载的变化要引起系统参数发生变化(如系统的谐振频率点，负载的等效阻抗等)，而功率超声波发生器的频率不改变，使其换能器的振幅下降。CN87217183u专利虽说提出了电感附加电容和晶体换能器并联构成振荡回路，利用电感作为贮能元件，在开关关闭时将储存在电感中的电磁能由晶体转换成超声波的技术方案，但却又由于电感向晶体转换电能的同时，要将一部分电磁能转换成电能储存在电容上，造成晶体上不能获得全部能量和由于电感参数不变化，谐振频率只能谐振在固定的2.5MHZ左右，仍难以实现频率大范围调节的问题。

本实用新型的目的在于避免上述已有技术的不足，提供一种输出频率范围宽广，具有频率自动跟踪，且能固定在换能器功率响应最大的工作频带内的功率超声波发生器。

实现本实用新型目的技术关健有三点：一是选用匹配变压器与换能器并联构成谐振回路，该匹配变压器具有阻抗变换、电能传输和匹配电感三重作用。二是对谐振回路进行功率取样，送入相位比较器与脉冲信号进行相位比较，再将比较后的误差信号送入脉冲信号产生电路，作为压控振荡器的控制电压，使脉冲信号频率跟踪换能器变化，并锁定在最大功率的谐振频率上，实现自动跟踪；三是在脉冲信号产生电路与开关功率管之间设置有过流保护电路和功率自动调节电路以实现对功率开关管的安全工作控制与开关电流的调节。

以下参照附图详细说明本实用新型的结构原理。

图1是本实用新型的外形结构图。

图2是本实用新型的原理方框图。

图3是本实用新型的电路结构图。

图1中，仪器面板所示的J₁为调谐指示灯，J₂为电源指示灯，W₂为功率调节旋扭，K₁为电源开关，K₂为匹配电感波段开关。

参照图2，本实用新型包括有脉冲信号产生电路2，过流保护电路3，功率管电流自动调节电路4，开关功放电路5，谐振电路6，相位比较电路7，电流取样放大电路8和触发锁定电路9等。其中脉冲信号产生电路2，过流保护电路3，功率管电流自动调节电路4，开关功放电路5，相位比较电路7分别与直流电源相接，脉冲信号产生电路2的输出分两路，一路通过过流保护电路3，功率管电流自动调节电路4与开关功放电路5相连，一路与相位比较电路的输入端相连。开关功放电路5的一端与变压器匹配电路6相连，一端与电流取样放大电路8相连，谐振电路输出的功率取样信号连接到相位比较器与来自脉冲信号产生电路2输出的脉冲信号进行相位比较，其输出的误差信号连接到脉冲信号产生电路2的输入端、开关功放电路5的一端与谐振回路6相连，另一端与电流取样放大电路8相连，电流取样放大电路8的输出一路连接到功率电流自动调节电路4，一路通过触发锁定电路9连接到过流保护电路3。