【技术实现步骤摘要】
本技术涉及键合机的超声波焊接，具体涉及一种互感式恒定输出超声波换能器电路
技术介绍
1、键合机是一种用于半导体芯片制造的设备,其工作原理是将金属线(通常是铝或金)焊接到芯片表面的金属引脚上，这些金属线用于连接芯片上的不同部分,形成电路；压电式超声波换能器是一种利用压电陶瓷，将电能转化为机械能的能量转换器，可将交变电信号转换为一定频率及幅度的机械振动，随后通过一套可以改变振幅的变幅杆装置传递到劈刀焊头，焊头将接收到的振动能量传递到待焊接工件的结合部，实现超声波焊接。相关技术中，通常是采用dds芯片产生交变信号，因其输出电压较低，不具备负载驱动能力，只作为信号发生源使用；因此常使用dds芯片产生需要的工作频率，再使用mosfet开关管，来控制高频电信号的输出，从而实现控制该超声波换能器工作。但是，由于超声波换能器在工作过程中，谐振频率及等效阻抗等特性始终在变化，上述技术方案中，不能控制电流的大小，更不能保证在工作过程中，电流保持稳定不变，也不能控制换能器两端的输出电压恒定。在焊接过程中，电流电压发生较大波动，会导致换能器焊接效果不均匀，对焊接的成型、牢固程度带来负面效果；输出功率过大，会导致换能器振幅过大，导致焊点被产生过焊被挤扁，影响焊点的牢固程度，在受到外界震动时，焊点容易脱落，导致该处电路无法导通，工作异常；输出功率过小，会导致换能器振幅过小，焊点几乎不受超声波作用，出现虚焊的情况，严重影响焊点的导电效果，在后期使用时会出现接触不良的情况。
技术实现思路
1、本技术所要解决的技术
2、本技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
3、一种互感式恒定输出超声波换能器电路，包括mcu控制芯片、驱动输出模块、谐振输出模块、信号采集模块、信号转换模块、adc芯片、超声波换能器；所述mcu控制芯片的输出端与驱动输出模块输入端连接，驱动输出模块的输出端与谐振输出模块输入端连接，谐振输出模块的输出端与超声波换能器的输入端连接，同时信号采集模块的输入端也接入到谐振输出模块的输出端，信号采集模块的输出端连接信号转换模块的输入端，信号转换模块的输出端连接adc芯片的输入端，adc芯片的输出端连接mcu控制芯片的输入端。
4、本技术通过信号采集模块无接触隔离式感应采集超声波换能器工作时的电压、电流，保证电压、电流采集对超声波换能器的驱动输出无影响，同时将采集的电压与电流信号转换为直流有效值，再通过adc芯片转换为数字信号反馈给mcu控制芯片，mcu控制芯片将反馈得到的电压、电流信号和通过电压电流乘积计算出的功率与原预设值进行比较，并进行pid调节，改变驱动输出模块输出的电压大小与运算放大功率，从而达到调节超声波换能器工作参数的目的，并在信号采集模块的不断采集与mcu控制芯片的不断更正下，电流与电压的采集值与预设值的误差越来越小，最终稳定在原预设值附近，实现对超声波换能器进行恒压、恒流、恒功率的驱动控制。
5、优选的，所述谐振输出模块包括变压器t1、电感l1、电阻r1、电阻r2、电容c1；所述变压器t1的第6引脚与驱动输出模块的输出端连接，变压器t1的第1引脚接地，变压器t1的第7引脚与电感l1的一端连接，电感l1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端，变压器t1的第12引脚与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接入超声波换能器的另一个输入端，所述电阻r1、电容c1依次并联在电感l1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端所在线路与变压器t1的第12引脚与电阻r2的一端连接所在线路。
6、所述信号采集模块包括电压信号采集模块、电流信号采集模块，所述电压信号采集模块的输入端并联在超声波换能器的两端，电压信号采集模块的输出端与信号转换模块的其中一个输入端连接；所述电流信号采集模块的输入端并联在电阻r2的两端，电流信号采集模块的输出端与信号转换模块的其中另一个输入端连接。
7、所述电压信号采集模块包括变压器t2、电容c2；所述电容c2的一端并联在电感l1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端所在线路，电容c2的另一端并联在电阻r2的另一端接入超声波换能器的另一个输入端所在线路，变压器t2的第1引脚并联在电容c2的一端，变压器t2的第2引脚并联在电容c2的另一端，变压器t2的第3引脚接地，变压器t2的第4引脚与信号转换模块的其中一个输入端连接。
8、所述电流信号采集模块包括变压器t3；所述变压器t3的第1引脚并联在电阻r2的另一端，变压器t3的第2引脚并联在电阻r2的一端，变压器t3的第3引脚接地，变压器t3的第4引脚与信号转换模块的其中另一个输入端连接。
9、优选的，所述信号转换模块包括电压信号转换模块、电流信号转换模块；所述电压信号转换模块的输入端与电压信号采集模块的输出端连接，电压信号转换模块的输出端与adc芯片的其中一个输入端连接；电流信号转换模块的输入端与电流信号采集模块的输出端连接，电流信号转换模块的输出端与adc芯片的其中另一个输入端连接。
10、所述电压信号转换模块包括运算放大器u6、运算放大器u7、开关二极管d2、电容c5、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19；所述运算放大器u6的反相输入端与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端与变压器t2的第4引脚连接，运算放大器u6的同相输入端与电阻r17串联接地，运算放大器u6的输出端与开关二极管d2的中间连接点连接，开关二极管d2的阴极与电阻r14的一端连接形成公共点并与运算放大器u6的反相输入端与电阻r12的一端连接所在线路上的公共点连接，开关二极管d2的阳极与电阻r14的另一端连接形成公共点并连接电阻r15的一端，电阻r13的一端连接在电阻r12的另一端与变压器t2的第4引脚连接所在线路上，电阻r13的另一端与电阻r16连接，电阻r13的另一端与电阻r16连接线路上的公共点与电阻r15的另一端连接并接入运算放大器u7的反相输入端，运算放大器u7的同相输入端串联电阻r18接地，运算放大器u7的输出端与电阻r19的一端连接，电阻r16的另一端连接在运算放大器u7的输出端与电阻r19的一端连接所在线路上，电阻r19的另一端与adc芯片的其中一个输入端连接，电阻r19的另一端还连接电容c5的一端，电容c5的另一端接地。
11、所述电流信号转换模块包括运算放大器u4、运算放大器u5、开关二极管d1、电容c4、电阻r4、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11；所述运算放大器u4的反相输入端与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端与变压器t3的第4引脚连接，运算放大器u4的同相输入端与电阻r9串联接地，运算放大器u4的输出端与开关二极管d1的中间连接点连接，开关二极管d1的阴极与电阻r6的一端连接形成公共点并与运算放大器u4的反相输入端与电阻r4的一端连接所在线路上的公共点连接，开关二极管d1的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种互感式恒定输出超声波换能器电路，其特征在于：包括MCU控制芯片、驱动输出模块、谐振输出模块、信号采集模块、信号转换模块、ADC芯片、超声波换能器；所述MCU控制芯片的输出端与驱动输出模块输入端连接，驱动输出模块的输出端与谐振输出模块输入端连接，谐振输出模块的输出端与超声波换能器的输入端连接，同时信号采集模块的输入端也接入到谐振输出模块的输出端，信号采集模块的输出端连接信号转换模块的输入端，信号转换模块的输出端连接ADC芯片的输入端，ADC芯片的输出端连接MCU控制芯片的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述谐振输出模块包括变压器T1、电感L1、电阻R1、电阻R2、电容C1；所述变压器T1的第6引脚与驱动输出模块的输出端连接，变压器T1的第1引脚接地，变压器T1的第7引脚与电感L1的一端连接，电感L1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端，变压器T1的第12引脚与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接入超声波换能器的另一个输入端，所述电阻R1、电容C1依次并联在电感L1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端所在
3.根据权利要求1所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述信号采集模块包括电压信号采集模块、电流信号采集模块，所述电压信号采集模块的输入端并联在超声波换能器的两端，电压信号采集模块的输出端与信号转换模块的其中一个输入端连接；所述电流信号采集模块的输入端并联在电阻R2的两端，电流信号采集模块的输出端与信号转换模块的其中另一个输入端连接。
4.根据权利要求3所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电压信号采集模块包括变压器T2、电容C2；所述电容C2的一端并联在电感L1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端所在线路，电容C2的另一端并联在电阻R2的另一端接入超声波换能器的另一个输入端所在线路，变压器T2的第1引脚并联在电容C2的一端，变压器T2的第2引脚并联在电容C2的另一端，变压器T2的第3引脚接地，变压器T2的第4引脚与信号转换模块的其中一个输入端连接。
5.根据权利要求3所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电流信号采集模块包括变压器T3；所述变压器T3的第1引脚并联在电阻R2的另一端，变压器T3的第2引脚并联在电阻R2的一端，变压器T3的第3引脚接地，变压器T3的第4引脚与信号转换模块的其中另一个输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述信号转换模块包括电压信号转换模块、电流信号转换模块；所述电压信号转换模块的输入端与电压信号采集模块的输出端连接，电压信号转换模块的输出端与ADC芯片的其中一个输入端连接；电流信号转换模块的输入端与电流信号采集模块的输出端连接，电流信号转换模块的输出端与ADC芯片的其中另一个输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电压信号转换模块包括运算放大器U6、运算放大器U7、开关二极管D2、电容C5、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19；所述运算放大器U6的反相输入端与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端与变压器T2的第4引脚连接，运算放大器U6的同相输入端与电阻R17串联接地，运算放大器U6的输出端与开关二极管D2的中间连接点连接，开关二极管D2的阴极与电阻R14的一端连接形成公共点并与运算放大器U6的反相输入端与电阻R12的一端连接所在线路上的公共点连接，开关二极管D2的阳极与电阻R14的另一端连接形成公共点并连接电阻R15的一端，电阻R13的一端连接在电阻R12的另一端与变压器T2的第4引脚连接所在线路上，电阻R13的另一端与电阻R16连接，电阻R13的另一端与电阻R16连接线路上的公共点与电阻R15的另一端连接并接入运算放大器U7的反相输入端，运算放大器U7的同相输入端串联电阻R18接地，运算放大器U7的输出端与电阻R19的一端连接，电阻R16的另一端连接在运算放大器U7的输出端与电阻R19的一端连接所在线路上，电阻R19的另一端与ADC芯片的其中一个输入端连接，电阻R19的另一端还连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地。
8.根据权利要求6所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电流信号转换模块包括运算放大器U4、运算放大器U5、开关二极管D1、电容C4、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11；所述运算放...
【技术特征摘要】
1.一种互感式恒定输出超声波换能器电路，其特征在于：包括mcu控制芯片、驱动输出模块、谐振输出模块、信号采集模块、信号转换模块、adc芯片、超声波换能器；所述mcu控制芯片的输出端与驱动输出模块输入端连接，驱动输出模块的输出端与谐振输出模块输入端连接，谐振输出模块的输出端与超声波换能器的输入端连接，同时信号采集模块的输入端也接入到谐振输出模块的输出端，信号采集模块的输出端连接信号转换模块的输入端，信号转换模块的输出端连接adc芯片的输入端，adc芯片的输出端连接mcu控制芯片的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述谐振输出模块包括变压器t1、电感l1、电阻r1、电阻r2、电容c1；所述变压器t1的第6引脚与驱动输出模块的输出端连接，变压器t1的第1引脚接地，变压器t1的第7引脚与电感l1的一端连接，电感l1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端，变压器t1的第12引脚与电阻r2的一端连接，电阻r2的另一端接入超声波换能器的另一个输入端，所述电阻r1、电容c1依次并联在电感l1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端所在线路与变压器t1的第12引脚与电阻r2的一端连接所在线路。
3.根据权利要求1所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述信号采集模块包括电压信号采集模块、电流信号采集模块，所述电压信号采集模块的输入端并联在超声波换能器的两端，电压信号采集模块的输出端与信号转换模块的其中一个输入端连接；所述电流信号采集模块的输入端并联在电阻r2的两端，电流信号采集模块的输出端与信号转换模块的其中另一个输入端连接。
4.根据权利要求3所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电压信号采集模块包括变压器t2、电容c2；所述电容c2的一端并联在电感l1的另一端接入超声波换能器的其中一个输入端所在线路，电容c2的另一端并联在电阻r2的另一端接入超声波换能器的另一个输入端所在线路，变压器t2的第1引脚并联在电容c2的一端，变压器t2的第2引脚并联在电容c2的另一端，变压器t2的第3引脚接地，变压器t2的第4引脚与信号转换模块的其中一个输入端连接。
5.根据权利要求3所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电流信号采集模块包括变压器t3；所述变压器t3的第1引脚并联在电阻r2的另一端，变压器t3的第2引脚并联在电阻r2的一端，变压器t3的第3引脚接地，变压器t3的第4引脚与信号转换模块的其中另一个输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述信号转换模块包括电压信号转换模块、电流信号转换模块；所述电压信号转换模块的输入端与电压信号采集模块的输出端连接，电压信号转换模块的输出端与adc芯片的其中一个输入端连接；电流信号转换模块的输入端与电流信号采集模块的输出端连接，电流信号转换模块的输出端与adc芯片的其中另一个输入端连接。
7.根据权利要求6所述的一种互感式恒定输出超声波换能器电路,其特征在于：所述电压信号转换模块包括运算放大器u6、运算放大器u7、开关二极管d2、电容c5、电阻r12、电阻r13、电阻r14、电阻r...
【专利技术属性】
技术研发人员：高捷，赵涛，郝文博，吴玉笛，鲍鑫，
申请(专利权)人：安徽汉先智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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