DSP大功率超聲波焊接電源發(fā)生器針對超聲波電源中存在的頻率跟蹤、功率控制、匹配網絡設計等問題進行研究。在電源工作過程中，由于負載溫度的變化等原因會產生諧振頻率的漂移。為保證系統(tǒng)高效工作，設計出粗精復合的頻率跟蹤方案，采用掃頻軟件方法實現頻率粗跟蹤，采用硬件鎖相環(huán)實現精跟蹤。這兩種方法的結合既保證在較寬頻率的變化范圍內實現頻率自動跟蹤，又保證跟蹤的快速、準確。

DSP大功率超聲波焊接電源發(fā)生器為適應負載變化的要求，采用軟開關的移相脈寬調制方法，實現系統(tǒng)的輸出功率連續(xù)可調。 本文的主要研究內容包括：

(1)在分析超聲振動系統(tǒng)電聲特性和工作特性的基礎上，建立超聲波電源總體設計方案，采用全橋逆變器作為超聲振動系統(tǒng)的功率轉換主電路。

(2)換能器振幅和電流之間存在著固定對應關系，采用軟開關PS-PWM策略實現功率調節(jié)。

(3)鎖相環(huán)頻率跟蹤的過渡過程時間長，使得環(huán)路進入鎖定狀態(tài)需要相對較長的捕獲時間及同步過程;在穩(wěn)態(tài)工作時，如果負載變化，可能導致鎖相環(huán)電路失鎖。為此采用粗精復合的頻率跟蹤方案。

(4)建立超聲波電源的主電路，包括整流、濾波、全橋逆變器和匹配網絡，計算其參數，選擇元器件，實現超聲頻交流電的輸出。同時，設計檢測、驅動和保護等電路。

(5)采用DSP芯片代替單片機，設計軟、硬件，實現頻率跟蹤和功率調節(jié)控制，提高系統(tǒng)的實時性。

(6)設計過流、過壓及超溫保護，開關管的阻容吸收電路，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠運行。 在理論分析和電路設計的基礎上進行仿真和實驗，其結果表明，本設計能夠較好地實現諧振頻率的自動跟蹤，顯著提高換能器的轉換效率，降低超聲波電源的功率損耗。同時能實現輸出功率連續(xù)調節(jié)和各種保護功能，工作安全可靠，性能良好，適應性強，具有重要的推廣應用價值。

審核編輯：湯梓紅