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一款新式超声波发生器的预设制造 以超声波清洗机为例，在不锈钢清洗槽的底部粘接有一个或多个压电瓷陶元件构成的振子。当用超声波振动电源给振子加上一定频率的交流电压时。振子就将电能转化为机械振荡。经过清洗槽底传交给清洗液。
达到清洗的目标。但超声波振子在有负载和无负载时。其参变量有较大差别。右图是一个谐振频率为38kHz的振子的等效电路。将此振子的喇叭口前端置于水中，摹拟为牢稳的负载。用阻抗标定仪（HP一4194A）标定出等效电路参变量。可见差别较大。若把超声波振子作为反馈回路的元件，当其背景（温度'负载、液位、作件、驱动电压等）变动或自身参变量因日久变超声波塑料焊接机样时，就有可能破环自激振动的条件，使振动不定。这是自激振动电路的欠缺。
基于此预设制造了这款适合面较宽的他激式超声波电源系统。其功能如下所述：
●锁相环（PLL）扼制的他激振动电路。频率18kHz-60kHz可调。
●恒流扼制的可变开关电源。 输出电压范围0-250V。
●最大输出功率300W。
●负载短路及过流尽力照顾因为具备PLL电路和恒流扼制电路的两个闭环扼制合适效用。
因为这个可以同时半自动扼制谐振频率的跟踪和振子的振荡强度。锁定超声波振子的频率。保障功率的牢稳输出。本预设自成系统。与清洗槽及振子分开。
形成独立的超声波电源，因为这个可以便捷灵活地与不一样的超声波设备合适运用。额外。本系统也可作为超声波设备的检查修理电源运用。
尝试使用事情状况将制造好的系统作别尝试使用于两台超声波清洗机清洗槽（含振子）。一台是1998年产180W、频率35kHz、三振子、振动很弱的国产机。另一台是2000年产、240W、频率40kHz、三振子、时振时不振作的国产机。尝试使用效果令人鼓舞。作别调试频率、输出变压器抽头、电流，可以平顺缓和J起振并调试出最大波幅。且变更液位及增减被清洗的玻璃管量，看不出波幅变动，安培表的指使值也基本未变，输出功率牢稳：办公半钟头后四个大功率场效应管的叉指型散热装置温度仅45℃。尝试使用时的标定值见附表。
事情的真实情况解释明白，只要频率和功率在本系统容许范围内的超声波振子，都可以用本系统驱动。 电路原理：整个儿电路由PLL振动电路、绝缘型栅极驱动电路、半桥输出电路、般配电路、恒流扼制的可变电源电路、交流输入滤波整流电路、低压电源（略）、尽力照顾电路（略）组成。其结构见左图。频率扼制、半桥输出及般配电路等见下图。 振子标称频率(kHz) 实测谐振频率(kl-Iz) 交流电压(V)I交流电流(A) 180Wl35 34-36 223l0．95 240WI40 39.71 223l0．82 小型超声波清洗机 PLL电路频率扼制主要是利用超声波振子在谐振时的电压和电流的桐位差几乎为零的独特的地方。来施行频率的半自动扼制。锁相环（PLL）频表1表2I振子标称频率（kHz）I实测谐振频率（kl-Iz）I交流电压（V）I交流电流（A）180Wl 35 34-36 223 l 0.95240WI 40 39.71 223 l 0.82率扼制电路由IC1一IC6等元件组成。IC1的两个运放构成限幅放大器。作别将从超声波振子抽样的电压e和电流i放大l1倍。而后经IC2构成的施密特被触动引发器改换成CMOS电平，供IC3鉴相。其最后结果路程经过IC4b作误差放大和圆环滤波后。
输入到压控振动电路（VCO）。误差放大器的反馈回路选用了响应速度快的延缓、超前型圆环滤波器。直流增益为10倍（1M/100k）。VCO由开关稳压器IC6（MC34025P）内里电路供给。可以取得宽的频率变动范围，且与后续的半桥输出电路般配令人满意。IC6内里振动器的频率由其内里充放电的Ct、Rt表决，这处将Rt端的外接电阻用运放IC5a和有三个电极的管子V1代替。构成恒流电路扼制流过Rt端的电流，达到频率的半自动追踪。在有负载的事情状况下。当振动频率低于振子谐振频率时。振子般配电路的阻抗呈容性。振子电流相位超前干电压，则鉴相电路输出阳电子脉冲，使下级误差放大器输出阴电位，VCO振动频率升涨：当振动频率高于振子谐振频率时。般配电路的阻抗呈感性。电流相位落后，鉴相器输出阴电子脉冲。使误差放大器输出阳电位，故而振动频率减退。频率可变范围由IC5a的输入电阻R19（1MΩ）表决，可达18kHz-60KHz；W2作核心频率f0（即振子谐振频率）的调试。W3作频率微调。
因为超声波振于是容性负载。有可能萌生尖峰电流毁坏输出元件。需求参加电感元件L（L1）：且振子在负载变动时其谐振阻抗世将变动。会影响到谐振时的等效串连电阻值：故务必在半桥输出电路和超声波振子之间参加般配电路。 固然半桥输出电路输出的是对称方波，但假如占空比不是正确的1：1时。便会萌生直流成分而使输出变心器被直流磁化。故需串人隔直容电器C（C19）。为了使输出变压器匝数比与振子阻抗般配令人满意，输出变压器次级预设了抽头。为了半自动跟踪谐振频率，在输出变压器次级用33kn电阻降压，二极管D16一D19限幅抽取电压信号e；用电流互感器TA1200：1，1V/1A）抽取电流信号，反馈到PLL电路扼制振动频率。同时电流i还反馈到可变电源的输入端作恒流扼制。
确认般配电路参变量
首先要确认般配电路的鼎质因子Q1.思索问题到是用PLL，电路来扼制频率。Q1可以稍低一点，依据经验数值如果Ql=5。因为振子在谐振状况时可等效为CR并联电路，将其作右图那样子的等效串连变换。 易于计算般配电路的元件参变量。曾经而勘测过的振子为例，首先计算CR并联电路的质量因子Qcr值。 fs=38kHz，Cd=10.66nF， Rm=146ΩQcr≈2πfs Cd Rm=6.28 ×38×10的3次方×10.66×1O的负9次方×146=0.371Rmo=Rm/1+Qcr的2次方=146/1.138=128.3ΩCdo=Cd [ 1+I/Qcr的2次方]=1O.66×10的负3次方×8.265=88.105nF谐振不可少的合成容积： Co=1/2πfs Rmo Ql=6532pF可求出C1和L的值： C1=Co Cdo/（ Cdo-Co）=7055pFI=Rmo Q1/2πfs=2.688mH 因为振子用高电压驱动时其谐振频率会略有减退。因为这个对付L、C1的计算值施行修正；并且将电容值挑选为标称值易于制造。经改易不一样的电感尝超声波设备试。
在实际电路中挑选C19=6800pF、L1=3mH.实际运用证实行得通。 恒流可变电压源 给超声波振子供给恒流、可变电压源的电路见下图.那里面IC4b及IC7-IC1O构成振子恒流扼制电路，将振子电流的反馈信号与输出电流设定信号作比较。 其误差经放大后送入脉宽调制（PWM）扼制IC（IC1O）。挖制PWM的输出。 由W5作输出电流设定（0一+5V）。经IC7a反桕（O一5V）后送入误差放大器IC7b；由振予般配电路中串入的电流互感器TA抽取电流反馈信号i送人IC4h放大。再经IC9作全波整流后送入误差放大器与设定电流作比较并放大，因为恒流扼制的牺度决定于于误差放大器的增益。因比该级在直流范围下作于开环状况，圆环滤波器仍认为合适而使用延缓、超前型，反馈电路中参加一只二极管作阴电压的钳位。误差放大器的输出经IC8a反相后送入IC10的反馈端FB。IC8b把IC10的基准电压Vref反相并作1/2变换，将IC8a的输出电压偏置为+2.5V。当负载电流小于设定值时，误差放大器的输出作正上进升，IC8a的输出从+2.5V向+1.5V变动，使PWM输出占空比从0％增大至100％，可变电源电路的输出电压升高。连署在占空时间端子DT的电阻用来设定最大占空比（设定为95％）：在IC1O的DT和Vref端子间接入电容C25以成功实现软开始工作功能IC1O的振动频率由Ct、Rt端的阻、容表决。图示参变量的频率约50kHz。PWM的输出经光电耦合器IC11隔离后作为可变电压源的输入。利用其占空比的变动来扼制输出电压的高低。
可变电压源主要由专用驱动集成电路IR2111（IC12）和MOSFET管V10、V11组成半桥输出电路。IR2111内藏驱动级，用以驱动半桥输出电路的高位和低位MOSFET，扼制300V直流电压的开、关。当lR2111的输入为低电平邮，其高位输出（（7）、（6）脚问）为OV，低位输出，（（4）、（3）脚间）为12V.敞低位的V11导通。会导致电容c34瞬时放电。毁坏V11，故在V11的源极串入限流电阻R77。 负载短路尽力照顾电路半桥输出电路的输出阻抗很低。一朝负载短路将经过非常大电流。毁坏MOSFET及其它元件。故本电路预设了尽力照顾电路超声波设备。 办法是用电流互感器抽取振子电流信号并整流。同时抽取PWM扼制电压作为尽力照顾电路的输入信号。作别经比较器、RS被触动引发器等扼制替续器的通断，达到尽力照顾的目标。电路图中的替续器触点J1、J2即用于此目标，在超声波振动器正常办公时处于断裂状况。
低压电源电路中的正负5V、正负12V电源均用小功率变压器降压、整流及三端稳压器供给，电流小于 O.5A，但可变电源中IR2111的12V 电源需单独供电，不可以与其它低压电源有不论什么连署。 经过本系统的预设、样机的制造及尝试使用。证实认为合适而使用锁桐环频率扼制的他激振动电路，以及恒流扼制的可变电源。成功实现了宽范围的频率跟踪扼制和牢稳的输出功率；同时选用了集成运放、专用集成电路、大功率MOSFET开关管等。
增长了电路的靠得住性，是一款值当推广的超声波电源。若要合适增大输出功率，可半侨输出电路中并联相同的MOSFET开关. |
