超聲波焊接機原理圖

超聲波焊接機是由超聲波發(fā)生器，換能器，調幅器，焊頭，氣動(dòng)機械裝置組成。工作原理是將50/60hz電流通過(guò)帶有220v電源的超聲波發(fā)生器轉換為高頻電能。轉換后的高頻電能使高頻逆變器電路的輸出功率滿(mǎn)足換能器要求的額定功率。通過(guò)換能器將機械運動(dòng)轉換成相同的頻率，然后通過(guò)一組可以改變振幅的振幅可變棒器件將機械運動(dòng)傳遞到焊點(diǎn)頭。焊頭將接收到的振動(dòng)能量傳輸到待焊接工件的接頭部分。在這一區域，振動(dòng)能通過(guò)摩擦轉化為熱能，焊件被熔化成型。

超聲波發(fā)生器和換能器是重要的核心部件，根據激發(fā)方式的不同，可分為自激式和自激式，超聲發(fā)生器是指其所激發(fā)的超聲電源。因為它的激振電路在輸出功率上比自激式高10%以上。因此，大多數超聲波發(fā)生器目前被用作驅動(dòng)電源。超聲波發(fā)生器的輸入是固定頻率信號，具有不定波形，可以正弦和脈沖，但其頻率固定為換能器的頻率，通常為15、20kz等等。

通過(guò)超聲波發(fā)生器的內部轉換，其輸出為功率信號、頻率跟蹤信號等。由于輸出信號隨輸入信號的變化呈現不穩定狀態(tài)，因此部分超聲發(fā)生器內部也存在反饋部分。

反饋效應主要體現在兩方面：

一方面，輸入信號的變化導致輸出功率的不穩定性，傳感器的機械振動(dòng)不規則，導致清潔效果差等后果。加入反饋部分后，功率反饋信號調整輸出功率，使其不隨輸入信號的變化而變化，呈現穩定狀態(tài)。換能器進(jìn)行有規律的機械振動(dòng)，使清潔效果更好。

另一方面，換能器的頻率在諧振頻率點(diǎn)時(shí)是最有效率的，但在實(shí)際情況中，由于各種原因，它不能總是在最佳狀態(tài)下工作，因此，反饋部分發(fā)揮了作用，提供了頻率跟蹤信號?？刂菩盘柊l(fā)生器發(fā)出的信號總是在傳感器的共振點(diǎn)上，使其始終處于最優(yōu)狀態(tài)。

220v單相交流電通過(guò)二極管不可控制的整流電路給出直流電壓，然后通過(guò)由mosfets組成的高頻逆變器電路，得到滿(mǎn)足換能器要求的高頻電壓。為了減少高頻工作條件下的開(kāi)關(guān)損耗，高頻逆變器電路采用了帶有輔助網(wǎng)絡(luò )的全橋結構，

下圖該電路結構解決了傳統的零電壓開(kāi)關(guān)（zvs）pwm電路變壓器漏電率小，延遲橋臂難以實(shí)現zvs的問(wèn)題。同時(shí)，根據電流增強的原理，這種電路結構可以在任何負載和輸入電壓范圍內實(shí)現零電壓開(kāi)關(guān)，大大降低了占用比的損失。超聲電源與換能器的匹配將決定整個(gè)電路的控制效果。

因此，必須對匹配網(wǎng)絡(luò )的每個(gè)參數（高頻變壓器斜率k，輸出匹配分布靈敏度f(wàn)）進(jìn)行嚴格計算。匹配主要是指使超聲波發(fā)生器輸出額定功率，進(jìn)行阻抗變換匹配。并優(yōu)化匹配，輸出達到最大效率。