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

超聲波端子焊接機發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生器的相關理論進行分析與研究。首先介紹了超聲引線鍵合技術;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。基于相關理論設計超聲波發生器的總體方案。

(2)根據總體方案,對超聲波發生器的硬件系統進行設計。包括電源電路、復位電路、晶振電路、下載電路、DDS數模轉換電路、DDS濾波放大電路、信號采樣電路、電平轉換電路以及采樣信號模數轉換電路等。

(3)超聲波發生器軟件系統的設計。設計了DDS合成信號及數字鎖相環兩大模塊,實現數字化頻率合成及自動頻率跟蹤。

(4)完成超聲波發生器電路的PCB制備、軟件調試及實驗驗證。本文利用FPGA技術,采用直接數字合成頻率技術合成正弦波,以及基于電壓電流零相位差的數字化頻率跟蹤系統,電路結構簡單,實驗驗證該系統性能穩定,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。