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超声波焊接驱动核心-全桥逆变电路驱动原理

来源： | 发布日期：2022-10-12

随着超声波技术的发展，超声波焊接得到了广泛应用。超声波塑料焊接技术是利用超声波使塑料接触面的分子融合在一起的连接方式，超声波焊接有功率大、效率高、成本低的优点。其驱动部分核心为全桥逆变技术，用于把直流电逆变为交流电。对逆变电路的控制采用的是 SPWM 信号。

SPWM 信号主要用于控制全桥逆变电路上的IGBT，可将直流电压转变成负载上的交流电压；同时使通过负载的电流接近正弦波，提高电能的质量，减少IGBT发热。全桥逆变电路结构见图1。

图1 全桥逆变电路

在常见的180°导电方式中，SPWM₁、SPWM₂信号互补；SPWM₃、SPWM₄信号互补；SPWM₁、SPWM₃信号相位相差180°；SPWM₂、SPWM₄信号相位相差180°。在移相调压工作方式中 SPWM₃、SPWM₄信号分别比 SPWM₁、SPWM₂信号落后 θ ∈ (0°,180°)。在t1时刻前Q₁、Q₄导通u₀等于u_d。t₁时刻Q₄截止，与180°导电方式不同，由于负载电流 i₀不能突变，Q₃不会立刻导通，D₃导通续流，因此u₀为0。t₂时刻Q₁截止，Q₂不会立刻导通，D₂导通并与D₃构成电流通道，因此u₀等于 - u_d。到负载电流开始反向时，D₂、D₃截止，Q₂、Q₃开始导通，因此u₀等于 - u_d。改变θ能改变IGBT的导通时间，进而调节逆变电路等效电压输出，以此调整超声波输出功率：

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式中：u_s为等效电压。移相调压功率调节范围大，不需要额外硬件电路，响应速度快。

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