大功率超声清洗机发生器

　　众所周知，超声波清洗机由两部分组成：一是超声波发生器，二是以换能器为核心的超声波清洗缸。超声波清洗机的现状是技术陈旧落后，清洗效率不理想，故障率高。目前仿制美国必能信公司的超声波发生器，单板功率300W，频率固定为25kHz(自激式半桥输出电路)晶体管放大电路占有比较大的市场份额。但该电路很难调整在超声换能器最佳的频率谐振点上，输出功率不可能达到理想的效果[1]。

　　我们应用PWM(脉宽调制)技术以及IGBT功率模块研制成输出功率达1800W的超声发生器，该发生器具有功耗低、效率高、体积小、重量轻、可靠性好等特点。

　　1 超声发生器的组成框图

　　本超声发生器主要由信号发生器、功率放大器、阻抗匹配和反馈环节等部分组成，如图1所示。信号发生器形成脉宽调制信号，经过功率放大器后需经过阻抗匹配，使得输出的阻抗与换能器匹配，推动换能器将电信号转换为机器振动。该发生器有两个反馈信号：第一是提供频率跟踪信号，当换能器由于工作老化引起频率的漂移时，频率跟踪信号可以控制信号发生器，使信号发生器的频率在一定范围内跟踪换能器的谐振频率点，让发生器工作在最佳状态;第二提供过载保护功能。

　　2 信号发生器

　　信号发生器主要由AC/DC变换线路和脉宽调制电路组成。脉宽调制控制电路采用了模拟集成电路TL494来实现。TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路，内置了线性锯齿波振荡器，振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节，其振荡频率为：fosc=1.1/RTCT。输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率输出管Q1和Q2受控于或非门。当双稳态触发器的时钟信号为低电平时才会被选通，即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才能被选通。当控制信号增大，输出脉冲的宽度将减少。TL494电原理和脉冲调制电路构成如图2、图3所示[2]。

　　在本电路中只用到了TL494的误差放大器I，故将误差放大器II 的IN+(16脚)接地、IN-(15脚)接高电平。为保护TL494的输出三极管，经R3和R4分压，在4脚加接近0.3V的间歇调整电压。R1、R2和 C1组成了相位校正和增益控制网络。工作时，当反馈信号大于设定值时，通过TL494的脉宽调制作用，其9脚、10脚输出信号的脉宽减小，经驱动电路放大整形以驱动功率器件IGBT，使其导通占空比减小，电流减小，从而形成过流保护，再进而通过传感器使反馈信号降低，形成单回路闭环控制;当反馈信号小于设定值时，上述控制过程相反。

　　3 功率放大器