以超声波清洗机为例，在不锈钢清洗槽的底部粘接有一个或多个压电陶瓷元件构成的振子。当用超声波振荡电源给振子加上一定频率的交流电压时。振子就将电能转化为机械振动。通过清洗槽底传递给清洗液。

　　达到清洗的目的。但超声波振子在有负载和无负载时。其参数有较大差异。右图是一个谐振频率为38kHz的振子的等效电路。将此振子的喇叭口前端置于水中，模拟为稳定的负载。用阻抗测定仪（HP一4194A）测定出等效电路参数。可见差异较大。若把超声波振子作为反馈回路的元件，当其环境（温度‘负载、液位、工件、驱动电压等）变化或自身参数因日久发生变化时，就可能破环自激振荡的条件，使振荡不稳定。这是自激振荡电路的缺陷。

　　基于此设计制作了这款适应面较宽的他激式超声波电源系统。其功能如下：

　　●锁相环（PLL）控制的他激振荡电路。频率18kHz-60kHz可调。

　　●恒流控制的可变开关电源。

　　输出电压范围0-250V。

　　●最大输出功率300W。

　　●负载短路及过流保护由于具有PLL电路和恒流控制电路的两个闭环控制配合作用。

　　因此可以同时自动控制谐振频率的跟踪和振子的振动强度。锁定超声波振子的频率。保证功率的稳定输出。本设计自成系统。与清洗槽及振子分开。

　　形成独立的超声波电源，因此可以方便灵活地与不同的超声波设备配合使用。另外。本系统也可作为超声波设备的检修电源使用。

　　试用情况将制作好的系统分别试用于两台超声波清洗机清洗槽（含振子）。一台是1998年产180W、频率35kHz、三振子、振荡很弱的国产机。另一台是2000年产、240W、频率40kHz、三振子、时振时不振的国产机。试用效果令人鼓舞。分别调整频率、输出变压器抽头、电流，可以顺和J起振并调整出最大振幅。且改变液位及增减被清洗的试管量，看不出振幅变化，电流表的指示值也基本不变，输出功率稳定：工作半小时后四个大功率场效应管的叉指型散热器温度仅45℃。试用时的测定值见附表。

　　事实说明，只要频率和功率在本系统容许范围内的超声波振子，都可以用本系统驱动。

　　电路原理：整个电路由PLL振荡电路、绝缘型栅极驱动电路、半桥输出电路、匹配电路、恒流控制的可变电源电路、交流输入滤波整流电路、低压电源（略）、保护电路（略）组成。其结构见左图。频率控制、半桥输出及匹配电路等见下图。

　　PLL电路频率控制主要是利用超声波振子在谐振时的电压和电流的桐位差几乎为零的特点。来进行频率的自动控制。锁相环（PLL）频表1表2I振子标称频率（kHz）I实测谐振频率（kl-Iz）I交流电压（V）I交流电流（A）180Wl    35    34-36    223  l  0.95240WI    40    39.71  223  l 0.82率控制电路由IC1一IC6等元件组成。IC1的两个运放构成限幅放大器。分别将从超声波振子取样的电压e和电流i放大l1倍。然后经IC2构成的施密特触发器转换成CMOS电平，供IC3鉴相。其结果经由IC4b作误差放大和环形滤波后。

　　输入到压控振荡电路（VCO）。误差放大器的反馈回路选用了响应速度快的延迟、超前型环形滤波器。直流增益为10倍（1M/100k）。VCO由开关稳压器IC6（MC34025P）内部电路提供。可以获得宽的频率变化范围，且与后续的半桥输出电路匹配良好。IC6内部振荡器的频率由其内部充放电的Ct、Rt决定，这里将Rt端的外接电阻用运放IC5a和三极管V1取代。构成恒流电路控制流过Rt端的电流，达到频率的自动追踪。在有负载的情况下。当振荡频率低于振子谐振频率时。振子匹配电路的阻抗呈容性。振子电流相位超前干电压，则鉴相电路输出正脉冲，使下级误差放大器输出负电位，VCO振荡频率上升：当振荡频率高于振子谐振频率时。匹配电路的阻抗呈感性。电流相位滞后，鉴相器输出负脉冲。使误差放大器输出正电位，因而振荡频率下降。频率可变范围由IC5a的输入电阻R19（1MΩ）决定，可达18kHz-60KHz；W2作中心频率f0（即振子谐振频率）的调整。W3作频率微调。

[1] [2]  下一页