超聲波端子焊接機發(fā)生器電源作為全自動焊線機的關(guān)鍵設(shè)備,其性能好壞直接影響了連接強度和焊線效率,高穩(wěn)定性的數(shù)字化超聲波發(fā)生器成為當今超聲波發(fā)生器的研究熱點。本文以我校和東莞凱格精密機械有限公司合作研發(fā)新一代全自動焊線機為背景,完成了數(shù)字化超聲波發(fā)生器的研究與設(shè)計。

超聲波端子焊接機發(fā)生器電源主要有以下幾個方面工作:

(1)對端子焊接機超聲波發(fā)生器的相關(guān)理論進行分析與研究。首先介紹了超聲引線鍵合技術(shù);其次分析超聲換能器的導納模型、諧振特性以及頻率跟蹤方法;最后闡述了DDS合成信號的原理及DDS雜散抑制方法。基于相關(guān)理論設(shè)計超聲波發(fā)生器的總體方案。

(2)根據(jù)總體方案,對超聲波發(fā)生器的硬件系統(tǒng)進行設(shè)計。包括電源電路、復位電路、晶振電路、下載電路、DDS數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、DDS濾波放大電路、信號采樣電路、電平轉(zhuǎn)換電路以及采樣信號模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等。

(3)超聲波發(fā)生器軟件系統(tǒng)的設(shè)計。設(shè)計了DDS合成信號及數(shù)字鎖相環(huán)兩大模塊,實現(xiàn)數(shù)字化頻率合成及自動頻率跟蹤。

(4)完成超聲波發(fā)生器電路的PCB制備、軟件調(diào)試及實驗驗證。本文利用FPGA技術(shù),采用直接數(shù)字合成頻率技術(shù)合成正弦波,以及基于電壓電流零相位差的數(shù)字化頻率跟蹤系統(tǒng),電路結(jié)構(gòu)簡單,實驗驗證該系統(tǒng)性能穩(wěn)定,并且頻率跟蹤響應速度快、跟蹤實時性好,具有較強的實用性。