一種用于超聲波焊接機的電源系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波焊接領域，特別涉及一種用于超聲波塑料焊接機的電源系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]超聲波塑料焊接技術是一種新型的加工工藝，它不需添加任何粘接劑、溶劑或填料，且焊接速度快、連接強度高、操作簡單，非常適應現(xiàn)代化大規(guī)模生產(chǎn)的需要。因此，超聲波塑料焊接技術得到了越來越廣泛的應用。但作為超聲波焊接的關鍵部分，超聲波焊接用電源，在當前國內(nèi)產(chǎn)品中卻依舊存在頻率自動跟蹤性能較差、輸出振幅穩(wěn)定性和連續(xù)可調(diào)性難以滿足實際要求的問題。
[0003]中國專利文獻號CN202275295U于2012年6月13日公開了一種超聲焊接電源系統(tǒng)，并具體公開了包括一高頻逆變電路、一高頻變壓器、至少一超聲換能器、一微處理器、一壓控振蕩器、及一自動頻率跟蹤電路，所述高頻逆變電路、高頻變壓器及超聲換能器依次連接，由微處理器產(chǎn)生頻率信號來控制超聲換能器的工作，功率調(diào)節(jié)通過微處理器移相實現(xiàn)，頻率跟蹤采用一個周期內(nèi)電流有效值偏差來控制壓控振蕩器實現(xiàn)。
[0004]該結構的存在上述缺陷，即頻率自動跟蹤性能較差、輸出振幅穩(wěn)定性和連續(xù)可調(diào)性難以滿足實際要求，因此，有必要做進一步改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在提供一種結構簡單合理、頻率自動跟蹤性能強、輸出振幅穩(wěn)定、連續(xù)可調(diào)性高的用于超聲波焊接機的電源系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術中的不足之處。
[0006]按此目的設計的一種用于超聲波焊接機的電源系統(tǒng)，包括主電路與控制電路;其特征在于:所述主電路包括依次連接的整流濾波電路、功率逆變電路和高頻變壓器;所述控制電路包括相位檢測電路、電壓反饋電路、電流反饋電路、電源控制芯片、DDS頻率跟蹤電路、移相脈沖產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路;所述相位檢測電路、電壓反饋電路、電流反饋電路、DDS頻率跟蹤電路和移相脈沖產(chǎn)生電路分別連接電源控制芯片，移相脈沖產(chǎn)生電路通過驅(qū)動電路連接功率逆變電路。
[0007]所述電源控制芯片包括以UC3879(UC3879:相移式PffM控制IC)為核心的移相調(diào)功電路、相位檢測電路、電流電壓采樣電路和全橋逆變驅(qū)動電路。
[0008]所述DDS(DDS:直接數(shù)字式頻率合成器)頻率跟蹤電路采用高集成度直接頻率合成芯片AD9850(AD9850:直接頻率合成器)，采用低通橢圓濾波器濾除相應的雜波分量和其他高頻干擾信號。
[0009]所述整流濾波電路為全橋整流電路，采用單相整流橋模塊KBPC5010，最大承受反向峰值電壓為1000V，最大正向平均電流為為50A;此外，整流濾波電路采用3300yF/450V的鋁制的電解電容來實現(xiàn)電容濾波，所述電解電容兩端并聯(lián)兩個4.7yF/650V的CBB電容，以抑制高頻尖峰電壓與電路存在的ESR和ESL問題。
[0010]所述功率逆變電路選用M0SFET(M0SFET:金屬氧化物半導體場效應管)作為超聲電源功率開關器件，采用FGA25N120(FGA25N120L:1GBT型晶體管)作為電源功率開關管，并采用RC吸收電路作為緩沖吸收電路。
[0011]所述高頻變壓器選用納米晶材料作為變壓器磁芯，采用電能轉(zhuǎn)換效率較高且體積較小的環(huán)形磁芯，其特點是電阻率較高，渦流損耗小。
[0012]所述相位檢測電路采用雙電壓比較器集成電路芯片LM393(LM393:雙電壓比較器集成電路)將正弦交流信號處理為相位檢測電路能夠識別的電平信號。
[0013]所述驅(qū)動電路采用光耦隔離驅(qū)動方式，前級采用單通道高速隔離光耦，后級采用M0SFET(M0SFET:金屬氧化物半導體場效應管)高速專用驅(qū)動芯片。
[0014]所述主電路還包括匹配電路和電流互感器;所述控制電路還包括液晶顯示、開關量輸入/輸出電路、故障檢測電路和RS232接口 ；
[0015]所述匹配電路采用0.22yF/1000V型的CBB電容串聯(lián)連接作為等效匹配電容，采用PS184125型號的鐵硅鋁磁環(huán)作為電感磁芯。
[0016]本發(fā)明的有益效果:頻率分辨率到達1Hz，能夠?qū)崿F(xiàn)對換能器諧振頻率的快速和準確跟蹤;輸出電壓和輸出電流能夠連續(xù)可調(diào)，換能器輸出振幅穩(wěn)定;具有過流、過熱等故障診斷和保護功能;液晶顯示能夠?qū)崟r顯示超聲電源工作參數(shù)，人機界面直觀;具備RS232接口，方便后續(xù)功能擴展。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一實施例的整體結構框線圖。
[0018]圖2是本發(fā)明一實施例的控制示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0020]參見圖1，本用于超聲波焊接機的電源系統(tǒng)，包括主電路與控制電路;其特征在于:所述主電路包括依次連接的整流濾波電路、功率逆變電路和高頻變壓器;所述控制電路包括相位檢測電路、電壓反饋電路、電流反饋電路、電源控制芯片、DDS頻率跟蹤電路、移相脈沖產(chǎn)生電路和驅(qū)動電路;所述相位檢測電路、電壓反饋電路、電流反饋電路、DDS頻率跟蹤電路和移相脈沖產(chǎn)生電路分別連接電源控制芯片，移相脈沖產(chǎn)生電路通過驅(qū)動電路連接功率逆變電路。
[0021]所述電源控制芯片包括以UC3879(UC3879:相移式PffM控制IC)為核心的移相調(diào)功電路、相位檢測電路、電流電壓采樣電路和全橋逆變驅(qū)動電路。
[0022]所述DDS(DDS:直接數(shù)字式頻率合成器)頻率跟蹤電路采用高集成度直接頻率合成芯片AD9850(AD9850:直接頻率合成器)，采用低通橢圓濾波器濾除相應的雜波分量和其他高頻干擾信號。DDS頻率跟蹤電路解決焊接過程中，換能器固有諧振頻發(fā)生漂移，超聲焊頭輸出振幅發(fā)生波動的現(xiàn)象，從而使超聲波焊接電源具備準確快速的頻率跟蹤功能。
[0023]所述整流濾波電路為全橋整流電路，采用單相整流橋模塊KBPC5010，最大承受反向峰值電壓為1000V，最大正向平均電流為為50A;此外，整流濾波電路采用3300yF/450V的鋁制的電解電容來實現(xiàn)電容濾波，所述電解電容兩端并聯(lián)兩個4.7yF/650V的CBB電容，以抑制高頻尖峰電壓與電路存在的ESR和ESL問題。220V的單相交流市電通過整流濾波電路轉(zhuǎn)換為功率逆變模塊所需的直流電，期間采用整流濾波電路抑制經(jīng)全橋整流輸出的直流電壓中的脈動成分。
[0024]所述功率逆變電路選用M0SFET(M0SFET