DSP大功率超声波焊接电源发生器

DSP大功率超声波焊接电源发生器针对超声波电源中存在的频率跟踪、功率控制、匹配网络设计等问题进行研究。在电源工作过程中，由于负载温度的变化等原因会产生谐振频率的漂移。为保证系统高效工作，设计出粗精复合的频率跟踪方案，采用扫频软件方法实现频率粗跟踪，采用硬件锁相环实现精跟踪。这两种方法的结合既保证在较宽频率的变化范围内实现频率自动跟踪，又保证跟踪的快速、准确。

DSP大功率超声波焊接电源发生器为适应负载变化的要求，采用软开关的移相脉宽调制方法，实现系统的输出功率连续可调。 本文的主要研究内容包括：

(1)在分析超声振动系统电声特性和工作特性的基础上，建立超声波电源总体设计方案，采用全桥逆变器作为超声振动系统的功率转换主电路。

(2)换能器振幅和电流之间存在着固定对应关系，采用软开关PS-PWM策略实现功率调节。

(3)锁相环频率跟踪的过渡过程时间长，使得环路进入锁定状态需要相对较长的捕获时间及同步过程;在稳态工作时，如果负载变化，可能导致锁相环电路失锁。为此采用粗精复合的频率跟踪方案。

(4)建立超声波电源的主电路，包括整流、滤波、全桥逆变器和匹配网络，计算其参数，选择元器件，实现超声频交流电的输出。同时，设计检测、驱动和保护等电路。

(5)采用DSP芯片代替单片机，设计软、硬件，实现频率跟踪和功率调节控制，提高系统的实时性。

(6)设计过流、过压及超温保护，开关管的阻容吸收电路，保证系统稳定、可靠运行。 在理论分析和电路设计的基础上进行仿真和实验，其结果表明，本设计能够较好地实现谐振频率的自动跟踪，显著提高换能器的转换效率，降低超声波电源的功率损耗。同时能实现输出功率连续调节和各种保护功能，工作安全可靠，性能良好，适应性强，具有重要的推广应用价值。

审核编辑：汤梓红