Page 30 - 《应用声学)》2023年第5期
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             础上加入了振幅闭环控制逻辑,引入了作为反馈信                            行性。此超声驱动电源可广泛应用于金属超声焊接
             号的输入电流,在焊接过程中对驱动波形的占空比                            领域,具有良好的工程应用前景。
             实时调节。恒振幅测试设定的铜片焊接参数同表 2
             所示。
                                                                              参 考 文        献
                 在恒振幅测试中,所测得的焊接振幅如图 9 所
             示。焊接振幅最大 18 µm,最小 16.5 µm,振幅极差
                                                                 [1] 张文武, 潘浩, 马秋晨, 等. 功率超声微纳电子封装互连技术
             为 1.5 µm,平均振幅为 17 µm,振幅的相对极差为                         研究进展 [J]. 机械工程学报, 2022, 58(2): 100–121.
             8.82%,相比于无振幅闭环控制减小了 28.32%。对                          Zhang Wenwu, Pan Hao, Ma Qiuchen, et al. Review of
                                                                   power ultrasonic micronano joining technology for elec-
             比无振幅闭环控制下的焊接振幅可知,在相位差产
                                                                   tronic manufacturing[J]. Journal of Mechanical Engineer-
             生较大变化时,通过监测输入电流的变化趋势,步进                               ing, 2022, 58(2): 100–121.
             移相调节占空比,使得焊接振幅的相对极差稳定在                              [2] Edgar V. Mechanics and mechanisms of ultrasonic metal
             了10%以内。                                               welding[D]. Columbus: Ohio State University, 2004.
                                                                 [3] Ning B, Nie Y, Wang Q, et al. Longitudinal ultrasonic
                                                                   vibration assisted rapid solid phase bonding of aluminum
                   25
                                                                   alloy using a gas interlayer for structure lightweight de-
                   20
                                                                   sign[J]. Metals and Materials International, 2021, 27(7):
                   15                                              2059–2066.
                   10 5                                          [4] Ju L Y, Bilal S M, Sam P D. Designing of ultrasonic horns
                 ཝଌ૝ࣨ/mm  -5 0                                   [5] 曹 凤 国.  超 声 加 工 [M]. 北 京: 化 学 工 业 出 版 社, 2014:
                                                                   to improve amplitude uniformity in ultrasonic metal weld-
                                                                   ing[J]. MATEC Web of Conferences, 2019, 257: 27–33.

                 -10                                               117–128.
                                                                 [6] Fu Y, Fu T, Wang A M. A design of wide-range frequency-
                 -15
                                                                   tracking ultrasonic power supply[J]. Journal of Physics:
                 -20
                                                                   Conference Series, 2019, 1345(3): 25–27.
                 -25                                             [7] Yao Y, Pan Y, Liu S. Power ultrasound and its applica-
                    -0.2  0   0.2  0.4  0.6  0.8  1.0  1.2
                                                                   tions: a state-of-the-art review[J]. Ultrasonics Sonochem-
                                    ௑ᫎ/s
                                                                   istry, 2020, 62: 104722.
                  图 9  1 s 内焊接振幅变化 (有振幅闭环控制)                     [8] Zhao S, Blaabjerg F, Wang H. An overview of arti-
               Fig. 9 Solder amplitude change within 1 s (with     ficial intelligence applications for power electronics[J].
                                                                   IEEE Transactions on Power Electronics, 2020, 36(4):
               amplitude closed-loop control)
                                                                   4633–4658.
                                                                 [9] 安纯尧, 张选峰, 苏含玉, 等. 基于 FPGA-DDS 步进追频技
             5 结论                                                  术的超声电源设计 [J]. 电力电子技术, 2022, 56(3): 9–11.
                                                                   An Chunyao, Zhang Xuanfeng, Su Hanyu, et al. Ultra-
                 文章研究了超声金属实际焊接过程中谐振频                               sonic power supply design based on fpga-dds stepping fre-
                                                                   quency tracking technology[J]. Power Electronics, 2022,
             率漂移和振幅失衡问题,其中针对谐振频率漂移问                                56(3): 9–11.
             题,在温升追频的基础上,提出负载变化追频逻辑                             [10] 朱武, 张佳民, 许立衡. 基于直接数字合成技术超声电源控制
             方案。针对振幅失衡问题,增加输入电流反馈闭环                                器的研究 [J]. 应用声学, 2008, 27(4): 299–304.
                                                                   Zhu Wu, Zhang Jiamin, Xu Liheng. A controller of ul-
             控制逻辑方案,最终将 FPGA-DDS 步进追频原理                            trasonic power based on D-DS technology[J]. Journal of
             与实际工况相结合,通过负载变化追频和恒振幅测                                Applied Acoustics, 2008, 27(4): 299–304.
             试。结果表明该逻辑方案可实现超声金属焊接过程                             [11] 蒋锟林. 压电换能器匹配电路的设计 [J]. 电声技术, 2012,
                                                                   36(9): 26–29.
             中谐振频率的实时追踪且实现了焊接振幅相对极
                                                                   Jiang Kunlin. Design of piezoelectric transducer matching
             差稳定在 10% 以内的效果,验证了此逻辑方案的可                             circuit[J]. Audio Engineering, 2012, 36(9): 26–29.
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