[发明专利]一种用于超声波电源的锁相电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于超声波电源的锁相电路

背景技术

超声波电源通常称为超声波发生源，它的作用是把电能转换成与超声波换能器相匹配的高频交流电信号。超声波电源一般必须有频率跟踪系统，当换能器工作在谐振频率点时其效率最高，工作最稳定，而换能器的谐振频率点会由于装配原因和工作老化后改变，称为谐振频率点漂移，频率跟踪系统的作用就是让输出的交流信号始终工作在换能器的谐振频率，使换能器工作效率最高。

目前，超声波电源的频率跟踪系统常采用锁相频率跟踪，而传统的锁相频率跟踪方法，适用于输出电压、电流同步信号占空比相等的情况，而当输出电压与电流同步信号的占空比不同时，例如通过改变移相角控制输出电压的PS-PWM控制方法，其输出电压、电流同步信号的占空比不相等，如果仍然使用传统的锁相频率跟踪方法，则不能达到输出电压电流同相的目的。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术存在的不足，公开一种用于超声波电源的锁相电路。本发明公开一种用于超声波电源的锁相电路，适用于输出电压、电流同步方波信号的占空比不等的情况下实现锁相频率跟踪的效果。所述的超声波电源锁相电路通过采样输出电压、电流同步方波信号处于不同电平的时刻，并通过脉冲的形式表示。通过控制D触发器环节输出的两路脉冲信号脉宽相等，来达到频率锁相跟踪的目的。

本发明的目的可采用以下技术方案实现：

一种用于超声波电源的锁相电路，其包括两个比较器、异或门、四个单稳态触发器、三个D触发器和两个RC滤波电路，其中，第一比较器的输出接入第二单稳态触发器和第三单稳态触发器，第二比较器的输出端接入第一单稳态触发器和第四单稳态触发器，第一比较器和第二比较器的输出端还与异或门和第一D触发器的输入连接，第一至第四单稳态触发器和异或门的输出接入第二D触发器和第三D触发器，第二D触发器、第三D触发器输出的两路脉冲信号分别各自经过一个RC滤波电路，最后输入到第三比较器中。

进一步优化的，第一比较器的正输入端脚和第二比较器的正输入端脚分别接电压、电流采样信号，第一比较器的负输入端脚和第二比较器的负输入端脚都接地；第一比较器的输出端脚接入异或门的第一输入端脚，第二比较器的输出端脚接入异或门的第二输入端脚。第一比较的输出端脚接入第一D触发器的时钟端脚，第二比较器的输出端脚接第一D触发器的D输入端口脚。

进一步优化的，第一D触发器的Q非输出端悬空，第一比较器的输出端脚分别接第二单稳态触发器上升沿脚和第三单稳态触发器的下降沿脚，第二比较器的输出端脚分别接第一单稳态触发器的上升沿脚和第四单稳态触发器下降沿脚，第一单稳态触发器的Q输出端脚和第二单稳态触发器的Q输出端脚分别经过一个二极管接入到第二D触发器的时钟端口脚；第三单稳态触发器的Q输出端脚和第四单稳态触发器的Q输出端脚分别经过一个二极管输入到第三D触发器的时钟端脚；第一单稳态触发器和第二单稳态触发器的下降沿输入端接地，第三单稳态触发器和第四单稳态触发器的上升沿输入端接地；第一至第四单稳态触发器的Q非输出悬空；异或门的输出端分别接入第二D触发器的D输入端脚和第三D触发器的D输入端脚脚；第二D触发器和第三D触发器的输出分别经过参数相同的第一、第二RC滤波电路输入到第三比较器的负输入端脚和正输入端脚；第二、第三D触发器的Q非输出端悬空。

进一步优化的，两个RC滤波电路中，第一RC滤波电路由第一电阻和第一电容组成，第二RC滤波电路由第二电阻和第二电容组成。

进一步优化的，第一RC滤波电路和第二RC滤波电路参数相同。

进一步优化的，第一至第四单稳态触发器的Q输出端分别经过一个二极管接入第二、第三D触发器的时钟端.

进一步优化的，通过控制第二、第三D触发器输出的两路脉冲信号脉宽相等，来使输出电压、电流同相位。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明所提出的超声波电源锁相电路与传统的锁相电路不同，传统的锁相电路，是使得输出电压、电流同步方波信号的第一个上升沿同步，从而达到电压、电流同相位的效果。这种方法只适用于电压、电流同步方波信号的占空比相等的情况。若电压、电流同步方波信号占空比不同时，这种方法就会遇到问题。