超聲波電源驅動器發生器通常稱為超聲波發生器，是將標準的50Hz或60Hz輸入電壓(ya)轉換成與超聲波換能器相匹配的高頻交流電信號。從放大電路形式，可以采用線性放大電路和開關電源電路，大功率超聲波電源從轉換效率方面考慮一般采用開關電源的電路形式。從超聲業界的情況看，超聲波主要分為自激式（模擬電源常用于焊接）和它激式電源（數控電源常用于聲化學）。

超聲波電源復雜性

應用(yong)設備電(dian)源的(de)瞬(shun)時功率(lv)特性(xing)(xing)可分為(wei)四(si)類（通常取決(jue)于負載類型），這四(si)類特性(xing)(xing)在一定(ding)程度上決(jue)定(ding)了所需電(dian)源的(de)要求。

• 電源恒功率：在負載循環期間，功率是恒定的。當負荷相對恒定時，如在霧化或空化作用時，就會發生這種情況。

• 可(ke)(ke)預測(ce)功率：功率在(zai)整個(ge)負(fu)載周期中都會變化，但以可(ke)(ke)預測(ce)的方(fang)式變化（即，從一個(ge)負(fu)載周期到下一個(ge)負(fu)載周期，功率變化是相(xiang)同(tong)的），超聲波檢(jian)測(ce)就是一個(ge)例子。

• 部分(fen)(fen)可(ke)預測(ce)(ce)功率：功率在整個(ge)負載周期中都會變(bian)化(hua)，但會以半可(ke)預測(ce)(ce)的(de)方式變(bian)化(hua)（即，總(zong)功率趨勢(shi)是相同的(de)，但各部分(fen)(fen)之間可(ke)能會有一些(xie)變(bian)化(hua)）例如(ru)，某些(xie)金屬焊接部件可(ke)能具有較厚(hou)的(de)氧化(hua)物層(ceng)或(huo)鍍層(ceng)，這需(xu)要更多的(de)時間進行擦洗。同樣，某些(xie)塑料焊接零件可(ke)能會有更多的(de)脫模現象。

• 不可(ke)預(yu)測(ce)的功率(lv)：可(ke)以在較大(da)范圍(wei)內預(yu)測(ce)功率(lv)，但(dan)無(wu)法預(yu)測(ce)瞬時功率(lv)。一個(ge)例子(zi)是超(chao)聲塑料切割，其中塑料的組(zu)成隨(sui)切割深(shen)度而變化。

共振類型

   必須規定超聲波電源以串聯或并聯諧振方式工作，每種共振方式都有自身的優勢，兩者都被廣泛使用。無論選擇哪個，換能器都必須兼容（即，設計用于串聯諧振的超聲波換能器在并聯諧振時將無(wu)法正(zheng)常(chang)運行，反(fan)之亦然）。

自動調節

鎖定主共振

   所有的超聲設備都有一個主共振(理想的工作共振)，此外，還會有二次共振，當(dang)超聲波電源啟(qi)動時，它必須鎖(suo)定主共(gong)振而忽略次(ci)共(gong)振。

跟蹤主共振

   在超聲設備使用過程中，主共振的頻率可能會發生偏移。隨著電池堆溫度的升高，該頻率可能會降低（由于內部損耗或負載傳遞的熱量）。由于陶瓷的非線性，在大功率下頻率可能會下降。由于對負載的反應，頻率可能會發生變化，該變化可以是正的或負的。下圖顯示了在超聲金屬焊接過程中大約下降了200 Hz頻率。

                                           超聲波金屬焊接時的堆疊頻率

   不管什么原因，電源必須能夠自動地跟隨這個頻移。否則，頻率的微小變化將導致電源組輸出振幅明顯下降。這是因為超聲堆棧通常具有非常窄的帶寬，例如，對于圖1中所示的20kHz工業傳感器，當驅動源突然斷開時，通過振幅衰減測量確定開路帶寬為~40Hz（即，Q為~500）。在這種情況下，從共振頻率偏移僅20Hz將減少30%的換(huan)能(neng)器(qi)振(zhen)幅(fu)和(he)50%的可(ke)用功率(lv)輸出（假(jia)設恒(heng)定的電輸入(ru)）。

   當添加額外的堆棧組件（超聲波變幅桿+工具頭）時，情況變得更糟（Q增大而帶寬減小）。然后頻率跟蹤變得更加關鍵。但是請注意，在負載下，隨著能量傳遞到負載，品質因數Q值可(ke)能會(hui)顯著下降（即帶寬(kuan)增加(jia)）。

  頻(pin)率跟蹤通常由鎖相(xiang)環(huan)（PLL）處理，其中(zhong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)和電(dian)(dian)壓之間的(de)(de)(de)相(xiang)位(wei)角保(bao)持在(zai)(zai)(zai)恒定值。理想地，電(dian)(dian)流(liu)(liu)和電(dian)(dian)壓將同相(xiang)，從而使(shi)負載看起來是電(dian)(dian)阻性的(de)(de)(de)（即，無(wu)電(dian)(dian)抗性分量）。但是，實(shi)際上，這在(zai)(zai)(zai)高Q（窄帶寬）系(xi)統中(zhong)是不(bu)可能的(de)(de)(de)，在(zai)(zai)(zai)該系(xi)統中(zhong)，較小(xiao)的(de)(de)(de)頻(pin)率變化(hua)(hua)會導(dao)致較大的(de)(de)(de)相(xiang)位(wei)變化(hua)(hua)。在(zai)(zai)(zai)這樣的(de)(de)(de)系(xi)統中(zhong)，PLL可能難以保(bao)持相(xiang)位(wei)。在(zai)(zai)(zai)這種(zhong)情況下，稍微異相(xiang)的(de)(de)(de)操作可以使(shi)PLL具有更好的(de)(de)(de)性能。

自動調整幅度

   大多數應用可以通過控制輸出振幅而不是功率來實現好控制。原因是功率是力和速度的乘積（其中速度與輸出振幅有關）。因此，可以通過低速的較大的力或高速的較小的力或介于兩者之間的力來實現。盡管所有這些條件都可以產生相同的功率，但應用程序可能只對其中一個條件做出好響應。因此，振幅應視為(wei)獨立（輸入控制）變量，功率(lv)一般(ban)應視為相(xiang)關(輸出合成(cheng))變(bian)量。

當堆棧在空(kong)氣中運行(xing)（即空(kong)載）時，它將具有給定(ding)的輸出振幅。

調諧電感

   超聲系(xi)統(tong)的(de)一(yi)個特點是即(ji)使負(fu)載是純電阻性(xing)的(de)，頻率也會在負(fu)載下移動(dong)。隨著負(fu)載的(de)增加，串(chuan)聯(lian)和并聯(lian)諧(xie)振會相互靠(kao)近。在臨(lin)界負(fu)載下，這兩個共振會聚。在臨(lin)界負(fu)載以上，系(xi)統(tong)不再(zai)共振。

   為了(le)克(ke)服這種情況(kuang)，必須添加一個調諧(xie)電(dian)感器。為了(le)在串聯(lian)(lian)(lian)諧(xie)振(zhen)下工(gong)作(zuo)，調諧(xie)電(dian)感與(yu)陶瓷并聯(lian)(lian)(lian)添加。為了(le)在并聯(lian)(lian)(lian)諧(xie)振(zhen)下工(gong)作(zuo)，將調諧(xie)電(dian)感器與(yu)陶瓷串聯(lian)(lian)(lian)，該電(dian)感的(de)阻(zu)抗應等于所有陶瓷的(de)組(zu)合電(dian)容(rong)阻(zu)抗。

次要要求

   許多(duo)用的(de)(de)(de)超(chao)聲波(bo)電(dian)源具有可保護(hu)系統的(de)(de)(de)電(dian)路、軟件。這可以包括(kuo)針對接地故障(zhang)，電(dian)源過(guo)載，過(guo)電(dian)壓，過(guo)電(dian)流，陶(tao)瓷溫(wen)度過(guo)高和頻率跳變（從一次(ci)諧(xie)(xie)振(zhen)到附(fu)近的(de)(de)(de)二次(ci)諧(xie)(xie)振(zhen)的(de)(de)(de)跳變）的(de)(de)(de)保護(hu)。該(gai)電(dian)路、軟件還可以用于監視或控(kong)制超(chao)聲過(guo)程。