超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路的制作方法

本技术涉及超声波发生器的谐振频率跟踪领域，具体涉及超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路。

背景技术：

1、超声波换能器工作在谐振频率点时其效率最高，工作最稳定，而换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变，当然这种改变的频率只是漂移，变化不是很大，所以要求超声波发生器的输出频率在一定范围内能跟踪换能器的谐振频率点，从而保证换能器始终处在最佳工作状态。

技术实现思路

1、超声波电源常采用uc2875产生移相控制pwm信号到高频逆变电路供给换能器，通过一端接地另一端接到uc2875的频率控制端(freqset脚)的一个电阻和电容，根据不同的阻值和容值产生需要的pwm频率，为了设置的pwm频率能够实时跟踪换能器的谐振频率，本实用新型提供超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，具体技术方案为：包括：锁相环单元、移相控制芯片和频率控制电路，所述移相控制芯片输出pwm信号，所述pwm信号经锁相环单元内部相位比较器ⅱ处理后输出脉冲信号，所述脉冲信号经锁相环单元输出至频率控制电路；所述频率控制电路包括开关元件，所述开关元件控制端输入所述脉冲信号、输出端接移相控制芯片的频率控制端口。

2、进一步的，锁相环单元的另一输入管脚连接采样电路的输出端，所述采样电路用于采集超声波换能器的电流信号。

3、进一步的，电流信号依次经过采样电路中的电流采样、电压采样、与非门电路后输出至触发电路，并经触发电路后输出至锁相环单元的另一路输入端。

4、进一步的，采样电路中，电流采样采用运放tl082，其正向端输入电流信号ib、反向端与输出端连接、输出端连接电阻r303；电压采样采用电压比较器lm311，其反向端连接电阻r303的另一端、同向端经过电阻r304接地、输出端经rc滤波电路后连接与非门的输入端；与非门电路的输出端连接触发器的输入端，触发器的输出端连接。

5、进一步的，所述触发器采用74221芯片，其正触发输入端b输入与非门的输出信号、输出端q接锁相环单元的另一路输入端。

6、进一步的，所述锁相环单元采用mc14046b锁相环芯片，芯片的ain管脚输入采样电路的输出信号，芯片的bin管脚输入移相控制芯片输出的pwm信号。

7、进一步的，移相控制芯片输出的pwm信号依次经过分压电路、又一74211触发电路后输入至锁相环芯片的bin管脚，采用74221芯片提高抗干扰能力。

8、进一步的，所述频率控制电路包括：rc滤波电路、分压电路和开关mos管irf840,脉冲信号经锁相环单元输出，依次经过rc滤波电路、分压电路后至开关mos管irf840的栅极，开关mos管irf840的栅极和源极之间连接用于接电阻的插针、栅极和漏极之间连接电阻r374和电容c324，且漏极作为输出端，还连接移相控制芯片频率输入端的振荡电阻电路。

9、进一步的，所述振荡电阻电路包括变阻器w102、电阻r336和电容c132，电阻r336一端接地、另一端连接变阻器w102，变阻器r102的另一端接移相控制芯片频率输入端，电容c132的两端分别并在变阻器r102的另一端和地。

10、移相控制芯片输出的频率和换能器的振荡频率输入锁相环进行比较，锁相环根据两路输入信号的大小输出高低电平，从而改变移相控制芯片的工作频率，使输出频率趋近谐振频率。

11、与现有技术相比本实用新型具有以下有益效果：移相控制芯片输出移相控制pwm信号，该pwm信号用于控制换能器，本电路采用采样电路采集换能器的电流信号，并将信号输至锁相环输入端，同时，锁相环的另一输入端还输入移相控制pwm信号，并通过控制频率控制电路的信号来调整移相控制芯片的频率控制端口的信号，本专利构成了一个pwm信号采集到频率调制的闭环电路，通过此电路，超声波电源能很好的实时跟踪换能器的谐振频率并快速调整输出进行匹配，而且可以有效避免谐振在换能器其他谐振频率点上。

技术特征：

1.超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，包括：锁相环单元、移相控制芯片和频率控制电路，其特征在于：所述移相控制芯片输出pwm信号，所述pwm信号经锁相环单元内部相位比较器ⅱ处理后输出脉冲信号，所述脉冲信号经锁相环单元输出至频率控制电路；所述频率控制电路包括开关元件，所述开关元件控制端输入所述脉冲信号、输出端接移相控制芯片的频率控制端口。

2.根据权利要求1所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：锁相环单元的另一输入管脚连接采样电路的输出端，所述采样电路用于采集超声波换能器的电流信号。

3.根据权利要求2所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：电流信号依次经过采样电路中的电流采样、电压采样、与非门电路后输出至触发电路，并经触发电路后输出至锁相环单元的另一路输入端。

4.根据权利要求3所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：采样电路中，电流采样采用运放tl082，其正向端输入电流信号ib、反向端与输出端连接、输出端连接电阻r303；电压采样采用电压比较器lm311，其反向端连接电阻r303的另一端、同向端经过电阻r304接地、输出端经rc滤波电路后连接与非门的输入端；与非门电路的输出端连接触发器的输入端，触发器的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：所述触发器采用74221芯片，其正触发输入端b输入与非门的输出信号、输出端q接锁相环单元的另一路输入端。

6.根据权利要求5所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：所述锁相环单元采用mc14046b锁相环芯片，芯片的ain管脚输入采样电路的输出信号，芯片的bin管脚输入移相控制芯片输出的pwm信号。

7.根据权利要求6所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：移相控制芯片输出的pwm信号依次经过分压电路、又一74211触发电路后输入至锁相环芯片的bin管脚。

8.根据权利要求1所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：所述频率控制电路包括：rc滤波电路、分压电路和开关mos管irf840,脉冲信号经锁相环单元输出，依次经过rc滤波电路、分压电路后至开关mos管irf840的栅极，开关mos管irf840的栅极和源极之间连接用于接电阻的插针、栅极和漏极之间连接电阻r374和电容c324，且漏极作为输出端，还连接移相控制芯片频率输入端的振荡电阻电路。

9.根据权利要求8所述的超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，其特征在于：所述振荡电阻电路包括变阻器w102、电阻r336和电容c132，电阻r336一端接地、另一端连接变阻器w102，变阻器r102的另一端接移相控制芯片频率输入端，电容c132的两端分别并在变阻器r102的另一端和地。

技术总结
本技术提供超声波发生器谐振频率自适应跟踪电路，包括：锁相环单元、移相控制芯片和频率控制电路，移相控制芯片输出PWM信号，所述PWM信号经锁相环单元内部相位比较器Ⅱ处理后输出脉冲信号，所述脉冲信号经锁相环单元输出至频率控制电路；所述频率控制电路包括开关元件，所述开关元件控制端输入所述脉冲信号、输出端接移相控制芯片的频率控制端口，移相控制芯片输出移相控制PWM信号，该PWM信号用于控制换能器，通过此电路，超声波电源能很好的实时跟踪换能器的谐振频率并快速调整输出进行匹配，而且可以有效避免谐振在换能器其他谐振频率点上。

技术研发人员：顾文彪,王卓远,吕卫斌,陈恩德,段晓翠
受保护的技术使用者：无锡蓝天电子股份有限公司
技术研发日：20221130
技术公布日：2024/1/12