专利名称：超声波电源中频率跟踪电路结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波电源中频率跟踪电路结构，具体地说是用于超声 波筛分、超声波塑料焊接、超声波金属焊接，超声加工等功率超声的应用 领域。
技术背景在已有技术中，用于超声波筛分、超声波塑料焊接、超声波金属焊接， 超声加工等超声波电源中频率跟踪电路主要是采用电流互感器通过导线依次 连接带通滤波电路、比较整形电路，移相电路连接锁相环电路；电压取样电 路通过导线依次连接通滤波电路、比较整形电路，比较整形电路连接锁相环 电路。该种电路结构当超声波频率为几十kHz时，移相电路难以实现，比较 调整较困难。 发明内容本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种超声波电源中频率 跟踪电路结构，采用取样信号分频后，再进行相位检测的方式来实现超声波 电源工作在换能器的谐振频率，即换能器回路的电压和电流处于"同相"状 态，从而达到频率自动跟踪的目的。本发明的主要解决方案是这样实现的本发明主要包括电流互感器、光耦电压取样电路、第一、第二带通滤波 电路及第一、第二比较整形电路；电流互感器与第一带通滤波电路输入端连 接，第一带通滤波电路输出端与第一比较整形电路输入端连接；光耦电压取 样电路输出端与第二带通滤波电路输入端连接，第二带通滤波电路输出端与 第二比较整形电路输入端连接；特征是所述的第一比较整形电路输出端与第 一分频电路输入端连接，第一分频电路输出端与相位检测电路输入端连接； 第二比较整形电路输出端与第二分频电路输入端连接，第二分频电路输出端 与相位检测电路输入端连接；相位检测电路输出端与低通滤波电路输入端连 接，低通滤波电路输出端与电压电流转换电路输入端连接，电压电流转换电 路输出端将与压控振荡频率控制电路输入端连接。所述的电流互感器输出电流信号送入第一带通滤波器，第一带通滤波器 进行滤波处理后，输入到第一比较整形电路，第一比较整形电路整形后的电 流信号送入第一分频电路进行分频处理，分频后的电流送入相位检测电路；所述的光耦电压取样电路采样所得的电压送入第二带通滤波器，第二带 通滤波器，进行滤波处理后，输入到第二比较整形电路，第二比较整形电路 整形后的电压送入第二分频电路进行分频处理，分频后的电压送入相位检测 电路；所述的相位检测电路输出经过低通滤波和电压电流转换电路处理，转换 成直流电流，用于控制压控振荡器频率。所述的第一分频电路和第二分频电路分别由D触发器构成。所述的相位检测电路由与非门构成。本发明与已有技术相比具有以下优点已有技术是采用移相电路，工作在谐振频率时，使整形后的电压、电流 信号的相位差为90。，这样相位变化范围为0—180。，相位检测的直流电平 为线性，若90°移相有偏差，相位检测的直流电平可能出现非线性。而本发 明采用了分频电路，工作在谐振频率时，使整形后的电压、电流信号的相位 差为180° ，(改变电流互感器接法即可)，从而使相位变化范围一直处于0 一360° ，相位检测的直流电平一直为线性；
图1为现有电路方框原理图。 图2为本发明电路方框原理图。 图3为图1电压电流相位差变化图。 图4为图2电压电流相位差变化图。图5为本发明分频电路及相位检测电路元器件连接原理图。
具体实施方式
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述如图2所示本发明采用电流互感器与第一带通滤波电路输入端连接； 所述的电流互感器输出电流信号送入第一带通滤波器，第一带通滤波电路输 出端与第一比较整形电路输入端连接；第一带通滤波器进行滤波处理后，输 入到第一比较整形电路，第一比较整形电路输出端与第一分频电路输入端连 接；第一比较整形电路整形后的电流信号送入第一分频电路进行分频处理， 第一分频电路输出端与相位检测电路输入端连接；第一分频电路分频后的电 流送入相位检测电路。光耦电压取样电路输出端与第二带通滤波电路输入端连接，所述的光耦 电压取样电路采样所得的电压送入第二带通滤波器；第二带通滤波电路输出 端与第二比较整形电路输入端连接，第二带通滤波器进行滤波处理后，输入 到第二比较整形电路;第二比较整形电路输出端与第二分频电路输入端连接， 第二比较整形电路整形后的电压送入第二分频电路进行分频处理；第二分频 电路输出端与相位检测电路输入端连接；第二分频电路进行分频后的电压送 入相位检测电路；两路信号分频后进入异或相位检测电路，异或相位检测电 路输出端与低通滤波电路输入端连接，低通滤波电路输出端与电压电流转换 电路输入端连接，电压电流转换电路输出端与压控振荡频率控制电路输入端 连接。所述的相位检测电路输出经过低通滤波和电压电流转换电路处理，转 换成直流电流，用于控制压控振荡器频率。如图5所示本发明电路元器件连接关系如下插座X1的1脚接电感U、电阻R1;插座X12脚接地。电阻R:—端接电 感L与X1的l脚，另一端接地。电感L一脚接电阻Ri与插座Xl的l脚，一 脚接电容C,。电容C,一脚接电感L， 一脚接二极管VI阴极与电阻R2、电容 C2、比较器N1A的5脚。二极管VI阴极接电容d、电阻&、电容C2、与非门 N1A的5脚，阳极接地。电阻R2—脚接电容d、 C2、比较器N1A的5脚与二 极管V1阴极， 一脚接地。电容C2—脚接电容d、电阻&、比较器N1A的5 脚与二极管V1阴极， 一脚接地。电阻R4—脚接电阻R3与比较器N1A的4脚， 一脚接地。电阻R3—脚接12V电源， 一脚接比较器N1A的4脚与电阻R4。电 阻Rs—脚接12V电源， 一脚接比较器N1A的2脚与电阻R6。比较器N1A5脚 接电容C2与二极管VI阴极、电阻&、电容d，比较器N1A的4脚接电阻R4 与电阻R" 3脚接12V电源，2脚接电阻Rs与电阻R6。电阻Re—脚接比较 器N1A的2脚与电阻Rs， 一脚接施密特触发器N2A的1脚与电容C3。电容C3 一脚接电阻R6与施密特触发器N2A的l脚， 一脚接地。施密特触发器N2A的 1脚接电阻R6与电容C3， 2脚接D触发器N3A的3脚。D触发器N3A的5脚接 至2脚与与非门N4A的l脚；3脚接至施密特触发器N2A的2脚；4、 6脚接 地；D触发器N3A的1脚接至与非门N4B的5脚；2脚接至5脚与与非门N4A 的1脚。插座X2的2脚接电阻R7， 1脚接至光耦N5的2脚与光耦N6的1脚。
电阻R7—脚接插座X2的2脚， 一脚接二极管V2阴极与二极管V3阳极。二 极管V2阴极接电阻R7，阳极接二极管N6的2脚。二极管V3阳极接电阻R7， 阴极接二极管N5的1脚。光耦N51脚接二极管V3阴极，2脚接插座X2的1 脚，5脚接+ 12V电源，4脚接电阻R9与电感L2。光耦N6的2脚接二极管V2 阳极，1脚接插座X2的1脚，5脚接+ 12V电源，4脚接电阻Rs。电阻Rs的 一脚接N6的4脚， 一脚接地。电阻Rg的一脚接二极管N5的4脚， 一脚接地。 电感U—脚接二极管N5的4脚， 一脚接电容C4。电容C4一脚接电感L2， 一 脚接二极管V4阴极与电阻Rw、电容G、比较器N1B的11脚。二极管V4阴 极接电容C4，阳极接地。电阻Rn)—脚接电容C4， 一脚接地。电容Cs—脚接 电容C4， 一脚接地。电阻Ru—脚接12V电源， 一脚接比较器N1B的10脚。 电阻L一脚接比较器N1B的10脚， 一脚接地。比较器N1B的11脚接电容 C4与二极管V4阴极、电阻Ru)、电容C5， 10脚接电阻Rn与电阻R1， 3脚接 12V电源，12脚接地，13脚接电阻L与电阻&4。电阻Ru—脚接12V电源， 一脚接比较器N1B的13脚与电阻R14。电阻l一脚接比较器NIB的13脚与 电阻Ru， 一脚接电容C3与施密特触发器N2B的3脚。C6—脚接电阻R,4与施 密特触发器N2B的3脚， 一脚接地。施密特触发器N2B3脚接电阻Ru与电容 C6， 4脚接D触发器N3B的ll脚。电阻R^—脚接电容C7正极、电阻R15 、电 阻Rw， 一脚接地。电阻Rn—脚接电位器RP1， 一脚接12V电源。电阻L一 脚接电容C7正极、电阻&5 、电阻IU， 一脚接放大器N7A的2脚与电阻R2。。 电阻Rw—脚接放大器N7A的3脚， 一脚接电位器RP1可调端。电阻R2。一脚 接放大器N7A的2脚与电阻R18， 一脚接放大器N7A的1脚与放大器N7B的5 脚。本发明的工作原理通过光耦与电流互感器，从超声波电源工作负载一一换能器回路中拾取 出电压、电流信号，经过带通滤波、比较整形、工作在换能器谐振频率时，使得两者信号相位差为180° ;此两路信号分别经过分频后，输入相位检测 电路。其输出信号经低通滤波，得到与相位差相对应的直流电平。该直流电 平由电压、电流转换电路变换为直流电流，用于控制压控振荡器频率。
权利要求
1、 一种超声波电源中频率跟踪电路结构，包括电流互感器、光耦电压取 样电路、第一、第二带通滤波电路及第一、第二比较整形电路；电流互感器 与第一带通滤波电路输入端连接，第一带通滤波电路输出端与第一比较整形 电路输入端连接；光耦电压取样电路输出端与第二带通滤波电路输入端连接， 第二带通滤波电路输出端与第二比较整形电路输入端连接；其特征是所述的 第一比较整形电路输出端与第一分频电路输入端连接，第一分频电路输出端 与相位检测电路输入端连接；第二比较整形电路输出端与第二分频电路输入 端连接，第二分频电路输出端与相位检测电路输入端连接；相位检测电路输 出端与低通滤波电路输入端连接，低通滤波电路输出端与电压电流转换电路 输入端连接，电压电流转换电路输出端将与压控振荡频率控制电路输入端连 接。所述的电流互感器输出电流信号送入第一带通滤波器，第一带通滤波器 进行滤波处理后，输入到第一比较整形电路，第一比较整形电路整形后的电 流信号送入第一分频电路进行分频处理，分频后的电流送入相位检测电路；所述的光耦电压取样电路采样所得的电压送入第二带通滤波器，第二带 通滤波器，进行滤波处理后，输入到第二比较整形电路，第二比较整形电路 整形后的电压送入第二分频电路进行分频处理，分频后的电压送入相位检测 电路；所述的相位检测电路输出经过低通滤波和电压电流转换电路处理，转换 成直流电流，用于控制压控振荡器频率。
2、 根据权利要求1所述的超声波电源中频率跟踪电路结构，其特征在于 所述的第一分频电路和第二分频电路分别由D触发器构成。
3、 根据权利要求1所述的超声波电源中频率跟踪电路结构，其特征在于 所述的相位检测电路由与非门构成。
全文摘要
本发明涉及一种超声波电源中频率跟踪电路结构，具体地说是用于超声波筛分、超声波塑料焊接、超声波金属焊接，超声加工等功率超声的应用领域。包括电流互感器、光耦电压取样电路、第一、第二带通滤波电路及第一、第二比较整形电路，第一分频电路输出端与相位检测电路输入端连接；第二分频电路输出端与相位检测电路输入端连接；相位检测电路输出端依次连接低通滤波电路、电压电流转换电路及压控振荡频率控制电路。本发明采用分频电路，工作在谐振频率时，换能器回路的电压和电流处于同相状态，从而达到频率自动跟踪的目的。
文档编号H03L7/08GK101145778SQ20071013451
公开日2008年3月19日 申请日期2007年10月31日 优先权日2007年10月31日
发明者英 李, 航 汪 申请人:江南大学