1。2  超声波电源的发展概况与趋势 

2 超声波电源系统结构与原理说明 

超声波电源的原理图如图 2-1 所示: 

图 2-1 超声波电源原理图 

通常由驱动电路、功率放大器、匹配电路、换能器、反馈电路等部分组成，各组成部 分的功能介绍如下： 

（1）驱动电路： 

驱动电路产生特定频率的信号，推动功率放大管工作。此信号可以是正弦或脉冲信号; 特定频率就是换能器频率。目前，在超声波设备中所采用的频率为 20kHz, 25kHz,28kHz, 35kHz, 40kHz 和 1 OOkHz。 

（2）功率放大器 功率放大器是超声波电源的核心部件，它有多种结构形式，如电子管甲类放大器、甲

乙类放大器、晶体管甲类或乙类放大器、晶体管开关式放大器等，功率一般从 5OW 到 5OOOW 不等。 

（3）阻抗匹配电路 阻抗匹配电路是为了使超声波电源的输出的阻抗与换能器相符，推动换能器将电信号

转换为动能输出。 

（4）反馈电路 反馈电路，主要提供两个方面的反馈信号:输出功率反馈信号和频率反馈信号。当超声

波电源的供电电源电压发生变化时，电源的输出功率也会发生变化，反映在换能器上就是 机械振动忽大忽小，导致工作不稳定。因此需要稳定输出功率，通过功率反馈信号相应调 整功率放大器，使功率放大稳定。当换能器工作在谐振频率点时，效率最高，工作最稳定。 而换能器谐振频率点会由于装配原因和工作老化而改变，产生频率漂移，频率跟踪信号可 以控制超声波电源，使超声波电源的频率在一定范围内跟踪换能器的谐振频率点，让电源 工作在最佳状态。 文献综述

（5）换能器 超声波换能器是将超声波电源输出的高频电能转化为机械能的装置，一般有磁致伸缩

式和压电陶瓷式两种。220V 市电接到超声波发生器，再通过匹配网络到超声波换能器，就 可以产生超声波。 

超声波电源按设计分为自激方式电源和他激方式电源。自激电路没有信号源，由振荡、 功放、输出变压器和换能器构成闭环回路，回路满足幅度、相位反馈条件，组成一个功率 放大振荡器，并谐振于换能器的机械共振频率上。自激式超声波电源电路简单、成本低廉、 响应速度快，但是开关频率变化大，精确分析困难，一般应用于超声波换能器数量较少的 小型设备。他激式超声波电源具有信号源，一般采用逆变型功率放大电路，具有高性能、 高效率、高可靠性等优点，但是电路相对复杂、价格较高、响应速度慢。 

3 逆变电路分析 

在超声波电源主电路中，逆变电路承担着十分重要的作用，它不仅负责产生高频的交 流电供给压电换能器产生超声波，而且也是在逆变电路中实现交流电频率的调节的。

3。1  逆变电路拓扑结构选择 

常见的超声波电源的逆变电路拓扑结构主要有全桥型、半桥型、推挽型三种。三种类 型的逆变电路结构及其优缺点如下： 来*自~优|尔^论:文+网www.youerw.com +QQ752018766*

（1）全桥型逆变电路:如图 3-1-1，在相同的输入电压下，全桥型逆变电路的输出容 量大，开关管承受的电压、开关管通过的电流及输出电流都比较小，但是需要用到的开关 器件比较多，控制复杂，更容易出现故障，适用于输出功率较大的场合大的场所。 

图 3-1-1 全桥型逆变电路 

（2）半桥型逆变电路:如图 3-1-2，电路结构简单，只需两个开关管和两个滤波电容， 成本低，偏磁现象不会出现，但其输出功率较低，通常在中小功率的逆变装置中应用。