[發明專利]一種新型的開關諧振式功率超聲波發生電路

無效

• 申請號: 201010273934.4
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN101969302A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發明（設計）人: 王炳英;侯振波;王偉;孫振銅;楊國鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: H03K3/02
• 分類號: H03K3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種功率超聲波發生電路裝置，尤其適用于對波形和效率要求較高的超聲波加工和處理。

背景技術

現階段大多數開關式功率超聲波發生電路都是采用強制、準諧振的方式驅動換能器產生超聲波，這些方法因諧波的影響，產生的超聲波在波形的標準性和一致性方面不太理想，從而影響了對此要求較高的加工和處理。而非開關式諧振超聲波發生電路因其效率低下，在功率超聲的應用方面受到限制。

發明內容

為了克服常規功率超聲波發生電路存在的波形和效率等問題，本發明提供了一種新型的開關諧振式功率超聲波發生電路。該電路輸出的穩定、一致性好的正弦超聲波，在應用于器件的超聲波加工、處理等方面，可達到高品質的效果。

本發明的目的是通過以下技術措施實現：

發生裝置由主電路、相位檢測電路、脈沖發生電路和驅動放大電路組成。主電路由全橋不可控整流濾波電路、調壓電路、全橋式超聲波換能器驅動電路依次串聯而成。脈沖發生電路由矩形波生成電路和高電平延時電路兩部分組成。

主電路中全橋不可控整流濾波電路由整流二極管VD₁-VD₄和濾波電容C₀組成，負責將輸入220V/50Hz交流電轉換為直流電并減小直流電中的交流紋波，使得C₀上的電壓穩定在310V左右。調壓電路由半橋逆變電路、變壓器和全波整流濾波電路串聯而成，負責將全橋不可控整流濾波電路輸出的直流變換成大小可調的直流電壓。全橋式超聲波換能器驅動電路是通過相位檢測電路、脈沖發生電路和驅動放大電路的檢測、控制，在其電流為零時換向，將調壓電路輸出的直流電轉換為相應的矩形波交流電輸入到超聲波換能器，轉換為超聲波。

調壓電路中的控制電路是以SG3525脈寬調制芯片為核心的PWM控制電路，該電路輸入的調壓信號，由PWM調壓電路輸出控制信號，經過電壓信號驅動電路隔離放大后控制半橋逆變電路中IGBT器件的開斷，實現電源輸出電壓的連續可調，達到調節超聲波幅值和功率的目的。電壓保護電路提供過壓和欠壓保護功能。

相位檢測電路是通過檢測全橋式超聲波換能器驅動電路中導通臂電流，在其為零時為脈沖發生電路提供換向觸發信號，這樣就使驅動信號與超聲波換能器在頻率、相位上一致，實現了逐波控制，達到了諧振目的。超聲頻率通過改變主電路中超聲波換能器的配對電感來調節。

脈沖發生電路中的矩形波生成電路實際上就是一個觸發器，當收到來自相位檢測電路的換向觸發信號時，狀態發生反轉。高電平延時電路是為了在前導通臂可靠關斷后再驅動開啟另一臂，對主電路進行保護。

本發明的優異效果是，可以在高效的開關驅動中，實現對超聲波的逐波控制，獲得均勻、波形理想的正弦超聲波，在對波形和效率要求較高的超聲波加工、處理中獲得良好的效果。

附圖說明

圖1是依據本發明所提出的新型開關諧振式功率超聲波發生電路的整體結構框圖；

圖2是依據本發明所提出的新型開關諧振式功率超聲波發生電路的主電路原理圖；

圖3是依據本發明所提出的新型開關諧振式功率超聲波發生電路的相位檢測電路、脈沖發生電路和驅動放大電路。

其中，1、主電路，2、全橋不可控整流濾波電路，3、調壓電路，4、全橋式超聲波換能器驅動電路，5、超聲波換能器，6、調壓控制電路，7、相位檢測電路，8、脈沖發生電路，9、矩形波生成電路，10、高電平延時電路，11、驅動放大電路，12、半橋逆變電路，13、變壓器，14、全波整流濾波電路，15、比較電路，16、微分電路，17、整形電路。

具體實施方式

下面結合附圖來描述本發明的具體結構。