大功率超声波塑焊机功率源系统

超声波塑焊机所用发生器，除顺序电路、过载保护电路等辅助电路外，主要是将大功率输出通过匹配送到换能器进行塑料焊接。用较小的匹配器和四只大功率管组成的功率源，完全可以达到较高的转换功率。在2000w大功率超声波发生器研制中我们主要考虑两个内容，一是大功率放大器的形式，而是输出匹配。

1.大功率放大器
在900w超声波发生器中是采用四只大功率管组成的全桥功放电路。如果要提高一倍功率，一般只能提高大功率管的指标或升高工作电压等方法来解决，但这二种方法都存在着不同的确定，特别是大功率管的选择，提高反向耐压，增大电流，或并联使用等都会影响功率放大电路的性能和转换效率。在2000w大功率研制中是采用二组全桥功放电路通过匹配网络将功率合成起来的方法，这样对每一组全桥功放三极管的要求仍是原900w指标，是一个独立的放大电路。

2.输出匹配
通常是说的匹配有两个意思，一是指通过匹配使功率放大电路能发挥的效率，其二是通过匹配使功率电路向超声波换能器输出额定的电功率，但是要达到较理想的匹配，首先要确定是什么特性的负载，如果是一种基本不变的特性负载，就比较容易做到理想的匹配。如果负载是一种在工作过程中主要参数会变化的（主要是指阻抗变化），情况就完全不同了，特别是换能器用在塑料焊接设备中的工作状态，变化非常强烈，尤其阻抗变化更为明显，所以对输出匹配的设计就带了一定的困难。我们在2000w发生器研制中，首先分解换能器在焊接过程中的基本状态，一般分为三个阶段：1）换能器焊接端面为空气负载时的特性；2）换能器焊接端面接触焊件时（含有部分空气）的特性；3）换能器焊头端面通过一定压力紧贴焊件时的特性。这三种状态在小信号条件下进行测试，其中阻抗变化就可从十几到几百。针对这一特性在大功率条件下也反复上述三种状态，并通过匹配网络反馈到功率放大电路，此时电功率也随着变化，即换能器焊头端面为空气负载时，供方输出不超过输出功率的10%，随着焊头端面从空气必维与焊件接触时，输出功率也就变大，又将焊头加上一定压力与焊件紧贴时，输出功率就随压力增加而增大已达到2000w输出功率。因此，该发生器与换能器结合后的特性已具备输出功率自动调节的功率。