一種用于超聲波焊接機的電源系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發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。
【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，非常適應現代化大規模生產的需要。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，在當前國內產品中卻依舊存在頻率自動跟蹤性能較差、輸出振幅穩定性和連續可調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，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，由微處理器產生頻率信號來控制超聲換能器的工作，功率調節通過微處理器移相實現，頻率跟蹤采用一個周期內電流有效值偏差來控制壓控振蕩器實現。
[0004]該結構的存在上述缺陷，即頻率自動跟蹤性能較差、輸出振幅穩定性和連續可調性難以滿足實際要求，因此，有必要做進一步改進。
【發明內容】
[0005]本發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、輸出振幅穩定、連續可調性高的用于超聲波焊接機的電源系統，以克服現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，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、移相脈沖產生電路和驅動電路;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生電路分別連接電源控制芯片，移相脈沖產生電路通過驅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)為核心的移相調功電路、相位檢測電路、電流電壓采樣電路和全橋逆變驅動電路。
[0008]所述DDS(DDS:直接數字式頻率合成器)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電容濾波，所述電解電容兩端并聯兩個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，采用電能轉換效率較高且體積較小的環形磁芯，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]所述驅動電路采用光耦隔離驅動方式，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電容串聯連接作為等效匹配電容，采用PS184125型號的鐵硅鋁磁環作為電感磁芯。
[0016]本發明的有益效果:頻率分辨率到達1Hz，能夠實現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可調，換能器輸出振幅穩定;具有過流、過熱等故障診斷和保護功能;液晶顯示能夠實時顯示超聲電源工作參數，人機界面直觀;具備RS232接口，方便后續功能擴展。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明一實施例的整體結構框線圖。
[0018]圖2是本發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，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、移相脈沖產生電路和驅動電路;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生電路分別連接電源控制芯片，移相脈沖產生電路通過驅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)為核心的移相調功電路、相位檢測電路、電流電壓采樣電路和全橋逆變驅動電路。
[0022]所述DDS(DDS:直接數字式頻率合成器)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生漂移，超聲焊頭輸出振幅發生波動的現象，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電容濾波，所述電解電容兩端并聯兩個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