專利名稱：一種超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲波電源，尤其指超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路。
背景技術：
超聲波電源一般應用于超聲波清洗機、超聲波焊接機等。
目前超聲波電源大多數(shù)使用模擬/數(shù)字混合設計的專用芯片(如型號為
TL494、 SG3525 )來產(chǎn)生超聲波功率驅(qū)動信號。這類芯片最大缺點是頻率不 穩(wěn)定，會受到電磁場和工作環(huán)境溫度的影響，頻率漂移現(xiàn)象嚴重，而且不易用 微處理器控制，動態(tài)調(diào)節(jié)頻率和功率復雜。
除此之外，超聲波電源也有通過微處理器(CPU)采用軟件編程的方法來 產(chǎn)生超聲波功率驅(qū)動信號。但輸出波形速度較慢，CPU工作效率低，不易增加 新功能。
因此，在超聲波電源中如何克服上述產(chǎn)生功率驅(qū)動信號的弊端， 一直以來為 本申請人所關注和致力研究的內(nèi)容之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，使得所產(chǎn)生的驅(qū)動 信號頻率穩(wěn)定、分辨率較高、調(diào)整方便，并具備掃頻和軟啟動功能，可實現(xiàn)智
能控制和功(頻)率跟蹤。
本發(fā)明所提供的一種超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于它包 括波形產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生相位差為180°的兩路窄脈沖波形；該波形產(chǎn)生單元 包括全零檢測器，用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值為零的時刻；中值 檢測器，用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q為Q/2的時刻；控制信號產(chǎn)生 電路，分別與所述的全零檢測器和中值檢測器相連，并根據(jù)所述的全零檢測器 和中值檢測器產(chǎn)生的窄脈沖信號，觸發(fā)計數(shù)器置數(shù)操作和控制死區(qū)工作時刻。在上述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路中，還包括與所述的波形產(chǎn)生單 元相連的死區(qū)控制電路，用于根據(jù)所述的全零、中值檢測器輸出的兩路窄脈沖 信號和所述控制信號產(chǎn)生電路輸出的死區(qū)工作控制信號，完成死區(qū)延時，產(chǎn)生 兩路超聲波驅(qū)動信號。
在上述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路中，死區(qū)控制電路包括兩個分別 與所述全零檢測器和中值檢測器對應的一一連接的脈沖整形電路、兩個分別與
所述脈沖整形電路對應的一一連接的RS觸發(fā)器，以及分別與所述兩個RS觸發(fā)器
連接的死區(qū)控制器，其中兩個脈沖整形電路，分別用于將所述全零檢測器和
中值檢測器輸出的兩路窄脈沖信號進行整形和削減脈寬，以向每一RS觸發(fā)器提 供一路觸發(fā)信號；死區(qū)控制器，用于設置死區(qū)延時時間，向RS觸發(fā)器提供延時 計數(shù)結(jié)束信號，觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)和實現(xiàn)軟啟動功能；兩個RS觸發(fā)器，分別根
據(jù)輸入的觸發(fā)信號，實現(xiàn)輸出電平翻轉(zhuǎn)。
在上述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路中，還包括與所述的波形產(chǎn)生單 元相連的頻率設置電路，用于根據(jù)工況，實時完成頻率設置和調(diào)整，輸出頻率
對應的計數(shù)值Q。
在上述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路中，頻率設置電路包括周期預置 計數(shù)器，與該周期預置計數(shù)器相連的減一計數(shù)器、分別與該減一計數(shù)器和所述
周期預置計數(shù)器相連的分頻器，其中周期預置計數(shù)器，用于保存設定的最大 頻率和最小頻率值，以保證驅(qū)動信號頻率的穩(wěn)定性和掃頻范圍；減一計數(shù)器，
對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作；分頻器，用于為所述的周期預
置計數(shù)器、減一計數(shù)器提供不同分頻數(shù)的時鐘信號。
在上述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路中，還包括與所述的波形產(chǎn)生單 元相連的頻率設置電路，用于根據(jù)工況，實時完成頻率設置和調(diào)整，輸出計數(shù)值Q。
在上述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路中，死區(qū)控制電路包括兩個分別 與所述全零檢測器和中值檢測器對應的一一連接的脈沖整形電路、兩個分別與
所述脈沖整形電路對應的一一連接的RS觸發(fā)器，以及分別與所述兩個RS觸發(fā)器
連接的死區(qū)控制器；其中兩個脈沖整形電路，分別用于將所述全零檢測器和
中值檢測器輸出的兩路窄脈沖信號進行整形和削減脈寬，以向每一RS觸發(fā)器提供一路觸發(fā)信號；死區(qū)控制器，用于設置死區(qū)延時時間，向RS觸發(fā)器提供延時 計數(shù)結(jié)束信號，觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)和實現(xiàn)軟啟動功能；兩個RS觸發(fā)器，分別根 據(jù)輸入的觸發(fā)信號，實現(xiàn)輸出電平翻轉(zhuǎn)；所述的頻率設置電路包括周期預置計
數(shù)器，與該周期預置計數(shù)器相連的減一計數(shù)器、分別與該減一計數(shù)器和所述周
期預置計數(shù)器相連的分頻器，其中周期預置計數(shù)器，用于保存設定的最大頻 率和最小頻率值，以保證驅(qū)動信號頻率的穩(wěn)定性和掃頻范圍；減一計數(shù)器，對 設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作；分頻器，用于為所述周期預置計 數(shù)器、減一計數(shù)器以及所述死區(qū)控制器提供不同分頻數(shù)的時鐘信號。
由于采用了上述的技術解決方案，本發(fā)明的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路不僅結(jié)構(gòu)簡 單，而且所產(chǎn)生的驅(qū)動信號頻率穩(wěn)定，分辨率較高，調(diào)整方便，具備掃頻和軟 啟動功能，可實現(xiàn)智能控制和功(頻)率跟蹤。


圖1是本發(fā)明超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路的最佳實施例的功能框圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路的最佳實施例，包括
波形產(chǎn)生單元l、死區(qū)控制電路2、頻率設置電路3。
波形產(chǎn)生單元1，用于接收減一計數(shù)器33輸出的計數(shù)值Q (16位)，產(chǎn)生
相位差為180。兩路窄脈沖信號，輸出兩路窄脈沖。它包括
控制信號產(chǎn)生電路ll，用于根據(jù)全零檢測器12、中值檢測器13產(chǎn)生的窄
脈沖，控制計數(shù)器工作模式和死區(qū)控制器工作時刻；
全零檢測器12，用于檢測設定頻率值所對應計數(shù)值為零的時刻； 、 中值檢測器13，用于檢測設定頻率值所對應計數(shù)值Q為Q/2的時刻。 死區(qū)控制電路2，用于接收全零檢測器12和中值檢測器13輸出的兩路窄脈
沖、死區(qū)控制器22中的延時單元啟動信號和分頻器31輸出的時鐘信號，完成死
區(qū)的產(chǎn)生，產(chǎn)生兩路超聲波驅(qū)動信號，并輸出該超聲波驅(qū)動信號。它包括 脈沖整形電路21，用于將波形產(chǎn)生單元l輸出的兩路窄脈沖進行整形和削
減脈寬，以向RS觸發(fā)器23提供一路觸發(fā)信號。
死區(qū)控制器22，用于設置死區(qū)延時時間即死區(qū)寬度大小，向RS觸發(fā)器23提供翻轉(zhuǎn)時刻觸發(fā)信號，實現(xiàn)RS觸發(fā)器23翻轉(zhuǎn)和軟啟動功能。
RS觸發(fā)器23，用于根據(jù)觸發(fā)信號，實現(xiàn)輸出電平翻轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生超聲波電 源的驅(qū)動信號。
頻率設置電路3，用于接收16位數(shù)據(jù)總線和主時鐘，用于根據(jù)工況，實時
完成頻率設置和調(diào)整，輸出計數(shù)值Q。它包括
分頻器31，用于為工作單元提供不同分頻數(shù)的時鐘信號； 周期預置計數(shù)器32，用于保存設定的最大頻率和最小頻率值，以保證驅(qū)動
信號頻率的穩(wěn)定性和掃頻范圍；
減一計數(shù)器，用于對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作。 本發(fā)明的工作原理為周期預置計數(shù)器32先向減一計數(shù)器33預置初始值Q， 接著減一計數(shù)器33在分頻器31分頻后的時鐘信號作用下，實現(xiàn)二進制數(shù)Q的減 一運算；通過中值檢測器13和全零檢測器12檢測，分別產(chǎn)生兩個持續(xù)時間短的 高電平信號，隨著減一計數(shù)器33再次賦初值進行周而復始的減一操作，于是產(chǎn) 生兩路觸發(fā)窄脈沖信號。用脈沖整形電路21將上述兩路觸發(fā)脈沖信號高電平寬 度變窄后，分別送入RS觸發(fā)器FF0和FF1的輸入控制端，死區(qū)控制器22產(chǎn)生控制 信號作用于RS觸發(fā)器的另一控制端，延遲RS觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)時刻形成死區(qū)，從而 產(chǎn)生超聲波驅(qū)動信號。
以上結(jié)合附圖最佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域中普通技術人 員可根據(jù)上述說明對本發(fā)明做出種種變化例。因而，實施例中的某些細節(jié)不應 構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保 護范圍。
權利要求
1. 一種超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于它包括波形產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生相位差為180°的兩路窄脈沖波形；該波形產(chǎn)生單元包括全零檢測器，用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值為零的時刻；中值檢測器，用于檢測設定頻率值所對應輸入計數(shù)值Q為Q/2的時刻；控制信號產(chǎn)生電路，分別與所述的全零檢測器和中值檢測器相連，并根據(jù)所述的全零檢測器和中值檢測器產(chǎn)生的窄脈沖信號，觸發(fā)計數(shù)器置數(shù)操作和控制死區(qū)工作時刻。
2. 根據(jù)權利要求l所述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于 它還包括與所述的波形產(chǎn)生單元相連的死區(qū)控制電路，用于根據(jù)所述的全零、 中值檢測器輸出的兩路窄脈沖信號和所述控制信號產(chǎn)生電路輸出的死區(qū)工作 控制信號，完成死區(qū)延時，產(chǎn)生兩路超聲波驅(qū)動信號。
3. 根據(jù)權利要求2所述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于 所述的死區(qū)控制電路包括兩個分別與所述全零檢測器和中值檢測器對應的一 一連接的脈沖整形電路、兩個分別與所述脈沖整形電路對應的一一連接的RS觸 發(fā)器，以及分別與所述兩個RS觸發(fā)器連接的死區(qū)控制器，其中兩個脈沖整形電路，分別用于將所述全零檢測器和中值檢測器輸出的兩路 窄脈沖信號進行整形和削減脈寬，以向每一RS觸發(fā)器提供一路觸發(fā)信號；死區(qū)控制器，用于設置死區(qū)延時時間，向RS觸發(fā)器提供延時計數(shù)結(jié)束信號，觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)和實現(xiàn)軟啟動功能；兩個RS觸發(fā)器，分別根據(jù)輸入的觸發(fā)信號，實現(xiàn)輸出電平翻轉(zhuǎn)。
4. 根據(jù)權利要求l所述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于它還包括與所述的波形產(chǎn)生單元相連的頻率設置電路，用于根據(jù)工況，實時完成頻率設置和調(diào)整，輸出頻率所對應的計數(shù)值Q。
5. 根據(jù)權利要求4所述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于所述的頻率設置電路包括周期預置計數(shù)器，與該周期預置計數(shù)器相連的減一計 數(shù)器、分別與該減一計數(shù)器和所述周期預置計數(shù)器相連的分頻器，其中-周期預置計數(shù)器，用于保存設定的最大頻率和最小頻率值，以保證驅(qū)動信號頻率的穩(wěn)定性和掃頻范圍；減一計數(shù)器，對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作； 分頻器，用于為所述的周期預置計數(shù)器、減一計數(shù)器提供不同分頻數(shù)的時 鐘信號。
6. 根據(jù)權利要求2所述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于 它還包括與所述的波形產(chǎn)生單元相連的頻率設置電路，用于根據(jù)工況，實時完 成頻率設置和調(diào)整，輸出計數(shù)值Q。
7. 根據(jù)權利要求6所述的超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，其特征在于 所述的死區(qū)控制電路包括兩個分別與所述全零檢測器和中值檢測器對應的一一連接的脈沖整形電路、兩個分別與所述脈沖整形電路對應的一一連接的 RS觸發(fā)器，以及分別與所述兩個RS觸發(fā)器連接的死區(qū)控制器，其中兩個脈沖整形電路，分別用于將所述全零檢測器和中值檢測器輸出的兩路 窄脈沖信號進行整形和削減脈寬，以向每一RS觸發(fā)器提供一路觸發(fā)信號；死區(qū)控制器，用于設置死區(qū)延時時間，向RS觸發(fā)器提供延時計數(shù)結(jié)束信號，觸發(fā)RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)和實現(xiàn)軟啟動功能；兩個RS觸發(fā)器，分別根據(jù)輸入的觸發(fā)信號，實現(xiàn)輸出電平翻轉(zhuǎn)； 所述的頻率設置電路包括周期預置計數(shù)器，與該周期預置計數(shù)器相連的減一計數(shù)器、分別與該減一計數(shù)器和所述周期預置計數(shù)器相連的分頻器，其中周期預置計數(shù)器，用于保存設定的最大頻率和最小頻率值，以保證驅(qū)動信號頻率的穩(wěn)定性和掃頻范圍；減一計數(shù)器，對設定頻率值所對應的計數(shù)值Q進行減一操作；分頻器，用于為所述周期預置計數(shù)器、減一計數(shù)器以及所述死區(qū)控制器提供不同分頻數(shù)的時鐘信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲波電源的驅(qū)動信號產(chǎn)生電路，它包括波形產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生與輸入頻率(計數(shù)值Q)對應的相位差為180°的兩路窄脈沖信號。該波形產(chǎn)生單元包括全零檢測器，用于檢測設定頻率對應的計數(shù)值為零的時刻；中值檢測器，用于檢測設定頻率對應的計數(shù)值Q為Q/2的時刻；控制信號產(chǎn)生電路，分別與所述的全零檢測器和中值檢測器相連，并根據(jù)所述的全零檢測器和中值檢測器產(chǎn)生的窄脈沖，去控制計數(shù)模式和死區(qū)控制器工作。本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且所產(chǎn)生的驅(qū)動信號頻率穩(wěn)定，分辨率較高，調(diào)整方便，具備掃頻和軟啟動功能，可實現(xiàn)智能控制和功(頻)率跟蹤。
文檔編號H02M1/08GK101442299SQ20071017086
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權日2007年11月23日
發(fā)明者滕旭東 申請人:上海工程技術大學